]> git.karo-electronics.de Git - linux-beck.git/blob - mm/page_alloc.c
mm/page_alloc: prevent MIGRATE_RESERVE pages from being misplaced
[linux-beck.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes = -1;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
265                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
266
267         return ret;
268 }
269
270 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
271 {
272         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
273                 return 0;
274         if (zone != page_zone(page))
275                 return 0;
276
277         return 1;
278 }
279 /*
280  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
281  */
282 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
285                 return 1;
286         if (!page_is_consistent(zone, page))
287                 return 1;
288
289         return 0;
290 }
291 #else
292 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
293 {
294         return 0;
295 }
296 #endif
297
298 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
299                 unsigned long bad_flags)
300 {
301         static unsigned long resume;
302         static unsigned long nr_shown;
303         static unsigned long nr_unshown;
304
305         /* Don't complain about poisoned pages */
306         if (PageHWPoison(page)) {
307                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
308                 return;
309         }
310
311         /*
312          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
313          * or allow a steady drip of one report per second.
314          */
315         if (nr_shown == 60) {
316                 if (time_before(jiffies, resume)) {
317                         nr_unshown++;
318                         goto out;
319                 }
320                 if (nr_unshown) {
321                         printk(KERN_ALERT
322                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
323                                 nr_unshown);
324                         nr_unshown = 0;
325                 }
326                 nr_shown = 0;
327         }
328         if (nr_shown++ == 0)
329                 resume = jiffies + 60 * HZ;
330
331         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
332                 current->comm, page_to_pfn(page));
333         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
334
335         print_modules();
336         dump_stack();
337 out:
338         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
339         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
340         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
341 }
342
343 /*
344  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
345  *
346  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
347  *
348  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
349  *
350  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
351  * pointing at the head page.
352  *
353  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
354  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
355  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
356  */
357
358 static void free_compound_page(struct page *page)
359 {
360         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
361 }
362
363 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
364 {
365         int i;
366         int nr_pages = 1 << order;
367
368         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
369         set_compound_order(page, order);
370         __SetPageHead(page);
371         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
372                 struct page *p = page + i;
373                 set_page_count(p, 0);
374                 p->first_page = page;
375                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
376                 smp_wmb();
377                 __SetPageTail(p);
378         }
379 }
380
381 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
382 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
383 {
384         int i;
385         int nr_pages = 1 << order;
386         int bad = 0;
387
388         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
389                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
390                 bad++;
391         }
392
393         __ClearPageHead(page);
394
395         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
396                 struct page *p = page + i;
397
398                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
399                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
400                         bad++;
401                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
402                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
403                         bad++;
404                 }
405                 __ClearPageTail(p);
406         }
407
408         return bad;
409 }
410
411 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
412 {
413         int i;
414
415         /*
416          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
417          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
418          */
419         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
420         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
421                 clear_highpage(page + i);
422 }
423
424 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
425 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
426
427 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
428 {
429         unsigned long res;
430
431         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
432                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
433                 return 0;
434         }
435         _debug_guardpage_minorder = res;
436         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
437         return 0;
438 }
439 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
440
441 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
442 {
443         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
444 }
445
446 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
447 {
448         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
449 }
450 #else
451 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
452 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
453 #endif
454
455 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
456 {
457         set_page_private(page, order);
458         __SetPageBuddy(page);
459 }
460
461 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
462 {
463         __ClearPageBuddy(page);
464         set_page_private(page, 0);
465 }
466
467 /*
468  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
469  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
470  *
471  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
472  * the following equation:
473  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
474  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
475  * 1 buddy is #10:
476  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
477  *
478  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
479  * satisfies the following equation:
480  *     P = B & ~(1 << O)
481  *
482  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
483  */
484 static inline unsigned long
485 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
486 {
487         return page_idx ^ (1 << order);
488 }
489
490 /*
491  * This function checks whether a page is free && is the buddy
492  * we can do coalesce a page and its buddy if
493  * (a) the buddy is not in a hole &&
494  * (b) the buddy is in the buddy system &&
495  * (c) a page and its buddy have the same order &&
496  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
497  *
498  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
499  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
500  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
501  * serialized by zone->lock.
502  *
503  * For recording page's order, we use page_private(page).
504  */
505 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
506                                                                 int order)
507 {
508         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
509                 return 0;
510
511         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
512                 return 0;
513
514         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
515                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
516                 return 1;
517         }
518
519         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
520                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
521                 return 1;
522         }
523         return 0;
524 }
525
526 /*
527  * Freeing function for a buddy system allocator.
528  *
529  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
530  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
531  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
532  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
533  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
534  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
535  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
536  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
537  * parts of the VM system.
538  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
539  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
540  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
541  * field.
542  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
543  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
544  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
545  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
546  * triggers coalescing into a block of larger size.
547  *
548  * -- nyc
549  */
550
551 static inline void __free_one_page(struct page *page,
552                 struct zone *zone, unsigned int order,
553                 int migratetype)
554 {
555         unsigned long page_idx;
556         unsigned long combined_idx;
557         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
558         struct page *buddy;
559
560         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
561
562         if (unlikely(PageCompound(page)))
563                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
564                         return;
565
566         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
567
568         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
569
570         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
571         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
572
573         while (order < MAX_ORDER-1) {
574                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
575                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
576                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
577                         break;
578                 /*
579                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
580                  * merge with it and move up one order.
581                  */
582                 if (page_is_guard(buddy)) {
583                         clear_page_guard_flag(buddy);
584                         set_page_private(page, 0);
585                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
586                                                   migratetype);
587                 } else {
588                         list_del(&buddy->lru);
589                         zone->free_area[order].nr_free--;
590                         rmv_page_order(buddy);
591                 }
592                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
593                 page = page + (combined_idx - page_idx);
594                 page_idx = combined_idx;
595                 order++;
596         }
597         set_page_order(page, order);
598
599         /*
600          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
601          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
602          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
603          * that is happening, add the free page to the tail of the list
604          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
605          * as a higher order page
606          */
607         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
608                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
609                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
610                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
611                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
612                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
613                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
614                         list_add_tail(&page->lru,
615                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
616                         goto out;
617                 }
618         }
619
620         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
621 out:
622         zone->free_area[order].nr_free++;
623 }
624
625 static inline int free_pages_check(struct page *page)
626 {
627         const char *bad_reason = NULL;
628         unsigned long bad_flags = 0;
629
630         if (unlikely(page_mapcount(page)))
631                 bad_reason = "nonzero mapcount";
632         if (unlikely(page->mapping != NULL))
633                 bad_reason = "non-NULL mapping";
634         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
635                 bad_reason = "nonzero _count";
636         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
637                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
638                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
639         }
640         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
641                 bad_reason = "cgroup check failed";
642         if (unlikely(bad_reason)) {
643                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
644                 return 1;
645         }
646         page_cpupid_reset_last(page);
647         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
648                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
649         return 0;
650 }
651
652 /*
653  * Frees a number of pages from the PCP lists
654  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
655  * count is the number of pages to free.
656  *
657  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
658  * see if this freeing clears that state.
659  *
660  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
661  * pinned" detection logic.
662  */
663 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
664                                         struct per_cpu_pages *pcp)
665 {
666         int migratetype = 0;
667         int batch_free = 0;
668         int to_free = count;
669
670         spin_lock(&zone->lock);
671         zone->pages_scanned = 0;
672
673         while (to_free) {
674                 struct page *page;
675                 struct list_head *list;
676
677                 /*
678                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
679                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
680                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
681                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
682                  * lists
683                  */
684                 do {
685                         batch_free++;
686                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
687                                 migratetype = 0;
688                         list = &pcp->lists[migratetype];
689                 } while (list_empty(list));
690
691                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
692                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
693                         batch_free = to_free;
694
695                 do {
696                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
697
698                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
699                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
700                         list_del(&page->lru);
701                         mt = get_freepage_migratetype(page);
702                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
703                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
704                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
705                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
706                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
707                                 if (is_migrate_cma(mt))
708                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
709                         }
710                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
711         }
712         spin_unlock(&zone->lock);
713 }
714
715 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
716                                 int migratetype)
717 {
718         spin_lock(&zone->lock);
719         zone->pages_scanned = 0;
720
721         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
722         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
723                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
724         spin_unlock(&zone->lock);
725 }
726
727 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
728 {
729         int i;
730         int bad = 0;
731
732         trace_mm_page_free(page, order);
733         kmemcheck_free_shadow(page, order);
734
735         if (PageAnon(page))
736                 page->mapping = NULL;
737         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
738                 bad += free_pages_check(page + i);
739         if (bad)
740                 return false;
741
742         if (!PageHighMem(page)) {
743                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
744                                            PAGE_SIZE << order);
745                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
746                                            PAGE_SIZE << order);
747         }
748         arch_free_page(page, order);
749         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
750
751         return true;
752 }
753
754 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
755 {
756         unsigned long flags;
757         int migratetype;
758
759         if (!free_pages_prepare(page, order))
760                 return;
761
762         local_irq_save(flags);
763         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
764         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
765         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
766         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
767         local_irq_restore(flags);
768 }
769
770 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
771 {
772         unsigned int nr_pages = 1 << order;
773         struct page *p = page;
774         unsigned int loop;
775
776         prefetchw(p);
777         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
778                 prefetchw(p + 1);
779                 __ClearPageReserved(p);
780                 set_page_count(p, 0);
781         }
782         __ClearPageReserved(p);
783         set_page_count(p, 0);
784
785         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
786         set_page_refcounted(page);
787         __free_pages(page, order);
788 }
789
790 #ifdef CONFIG_CMA
791 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
792 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
793 {
794         unsigned i = pageblock_nr_pages;
795         struct page *p = page;
796
797         do {
798                 __ClearPageReserved(p);
799                 set_page_count(p, 0);
800         } while (++p, --i);
801
802         set_page_refcounted(page);
803         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
804         __free_pages(page, pageblock_order);
805         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
806 }
807 #endif
808
809 /*
810  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
811  * Please do not alter this order without good reasons and regression
812  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
813  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
814  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
815  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
816  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
817  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
818  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
819  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
820  *
821  * -- nyc
822  */
823 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
824         int low, int high, struct free_area *area,
825         int migratetype)
826 {
827         unsigned long size = 1 << high;
828
829         while (high > low) {
830                 area--;
831                 high--;
832                 size >>= 1;
833                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
834
835 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
836                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
837                         /*
838                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
839                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
840                          * Corresponding page table entries will not be touched,
841                          * pages will stay not present in virtual address space
842                          */
843                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
844                         set_page_guard_flag(&page[size]);
845                         set_page_private(&page[size], high);
846                         /* Guard pages are not available for any usage */
847                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
848                                                   migratetype);
849                         continue;
850                 }
851 #endif
852                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
853                 area->nr_free++;
854                 set_page_order(&page[size], high);
855         }
856 }
857
858 /*
859  * This page is about to be returned from the page allocator
860  */
861 static inline int check_new_page(struct page *page)
862 {
863         const char *bad_reason = NULL;
864         unsigned long bad_flags = 0;
865
866         if (unlikely(page_mapcount(page)))
867                 bad_reason = "nonzero mapcount";
868         if (unlikely(page->mapping != NULL))
869                 bad_reason = "non-NULL mapping";
870         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
871                 bad_reason = "nonzero _count";
872         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
873                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
874                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
875         }
876         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
877                 bad_reason = "cgroup check failed";
878         if (unlikely(bad_reason)) {
879                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
880                 return 1;
881         }
882         return 0;
883 }
884
885 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
886 {
887         int i;
888
889         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
890                 struct page *p = page + i;
891                 if (unlikely(check_new_page(p)))
892                         return 1;
893         }
894
895         set_page_private(page, 0);
896         set_page_refcounted(page);
897
898         arch_alloc_page(page, order);
899         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
900
901         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
902                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
903
904         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
905                 prep_compound_page(page, order);
906
907         return 0;
908 }
909
910 /*
911  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
912  * the smallest available page from the freelists
913  */
914 static inline
915 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
916                                                 int migratetype)
917 {
918         unsigned int current_order;
919         struct free_area *area;
920         struct page *page;
921
922         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
923         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
924                 area = &(zone->free_area[current_order]);
925                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
926                         continue;
927
928                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
929                                                         struct page, lru);
930                 list_del(&page->lru);
931                 rmv_page_order(page);
932                 area->nr_free--;
933                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
934                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
935                 return page;
936         }
937
938         return NULL;
939 }
940
941
942 /*
943  * This array describes the order lists are fallen back to when
944  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
945  */
946 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
947         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
948         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
949 #ifdef CONFIG_CMA
950         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
951         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
952 #else
953         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
954 #endif
955         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
956 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
957         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
958 #endif
959 };
960
961 /*
962  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
963  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
964  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
965  */
966 int move_freepages(struct zone *zone,
967                           struct page *start_page, struct page *end_page,
968                           int migratetype)
969 {
970         struct page *page;
971         unsigned long order;
972         int pages_moved = 0;
973
974 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
975         /*
976          * page_zone is not safe to call in this context when
977          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
978          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
979          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
980          * grouping pages by mobility
981          */
982         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
983 #endif
984
985         for (page = start_page; page <= end_page;) {
986                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
987                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
988
989                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
990                         page++;
991                         continue;
992                 }
993
994                 if (!PageBuddy(page)) {
995                         page++;
996                         continue;
997                 }
998
999                 order = page_order(page);
1000                 list_move(&page->lru,
1001                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1002                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1003                 page += 1 << order;
1004                 pages_moved += 1 << order;
1005         }
1006
1007         return pages_moved;
1008 }
1009
1010 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1011                                 int migratetype)
1012 {
1013         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1014         struct page *start_page, *end_page;
1015
1016         start_pfn = page_to_pfn(page);
1017         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1018         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1019         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1020         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1021
1022         /* Do not cross zone boundaries */
1023         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1024                 start_page = page;
1025         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1026                 return 0;
1027
1028         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1029 }
1030
1031 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1032                                         int start_order, int migratetype)
1033 {
1034         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1035
1036         while (nr_pageblocks--) {
1037                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1038                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1039         }
1040 }
1041
1042 /*
1043  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1044  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1045  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1046  *
1047  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1048  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1049  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1050  *
1051  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1052  * if it was unchanged).
1053  */
1054 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1055                                   int start_type, int fallback_type)
1056 {
1057         int current_order = page_order(page);
1058
1059         /*
1060          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1061          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1062          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1063          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1064          */
1065         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1066                 return fallback_type;
1067
1068         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1069         if (current_order >= pageblock_order) {
1070                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1071                 return start_type;
1072         }
1073
1074         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1075             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1076             page_group_by_mobility_disabled) {
1077                 int pages;
1078
1079                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1080
1081                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1082                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1083                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1084
1085                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1086                         return start_type;
1087                 }
1088
1089         }
1090
1091         return fallback_type;
1092 }
1093
1094 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1095 static inline struct page *
1096 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1097 {
1098         struct free_area *area;
1099         int current_order;
1100         struct page *page;
1101         int migratetype, new_type, i;
1102
1103         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1104         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1105                                                 --current_order) {
1106                 for (i = 0;; i++) {
1107                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1108
1109                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1110                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1111                                 break;
1112
1113                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1114                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1115                                 continue;
1116
1117                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1118                                         struct page, lru);
1119                         area->nr_free--;
1120
1121                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1122                                                           start_migratetype,
1123                                                           migratetype);
1124
1125                         /* Remove the page from the freelists */
1126                         list_del(&page->lru);
1127                         rmv_page_order(page);
1128
1129                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1130                                new_type);
1131                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1132                          * migratetype depending on the decisions in
1133                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1134                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1135                          */
1136                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1137
1138                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1139                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1140
1141                         return page;
1142                 }
1143         }
1144
1145         return NULL;
1146 }
1147
1148 /*
1149  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1150  * Call me with the zone->lock already held.
1151  */
1152 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1153                                                 int migratetype)
1154 {
1155         struct page *page;
1156
1157 retry_reserve:
1158         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1159
1160         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1161                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1162
1163                 /*
1164                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1165                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1166                  * and we want just one call site
1167                  */
1168                 if (!page) {
1169                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1170                         goto retry_reserve;
1171                 }
1172         }
1173
1174         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1175         return page;
1176 }
1177
1178 /*
1179  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1180  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1181  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1182  */
1183 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1184                         unsigned long count, struct list_head *list,
1185                         int migratetype, int cold)
1186 {
1187         int i;
1188
1189         spin_lock(&zone->lock);
1190         for (i = 0; i < count; ++i) {
1191                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1192                 if (unlikely(page == NULL))
1193                         break;
1194
1195                 /*
1196                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1197                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1198                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1199                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1200                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1201                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1202                  * properly.
1203                  */
1204                 if (likely(cold == 0))
1205                         list_add(&page->lru, list);
1206                 else
1207                         list_add_tail(&page->lru, list);
1208                 list = &page->lru;
1209                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1210                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1211                                               -(1 << order));
1212         }
1213         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1214         spin_unlock(&zone->lock);
1215         return i;
1216 }
1217
1218 #ifdef CONFIG_NUMA
1219 /*
1220  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1221  * currently executing processor on remote nodes after they have
1222  * expired.
1223  *
1224  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1225  * a single processor.
1226  */
1227 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1228 {
1229         unsigned long flags;
1230         int to_drain;
1231         unsigned long batch;
1232
1233         local_irq_save(flags);
1234         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1235         if (pcp->count >= batch)
1236                 to_drain = batch;
1237         else
1238                 to_drain = pcp->count;
1239         if (to_drain > 0) {
1240                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1241                 pcp->count -= to_drain;
1242         }
1243         local_irq_restore(flags);
1244 }
1245 #endif
1246
1247 /*
1248  * Drain pages of the indicated processor.
1249  *
1250  * The processor must either be the current processor and the
1251  * thread pinned to the current processor or a processor that
1252  * is not online.
1253  */
1254 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1255 {
1256         unsigned long flags;
1257         struct zone *zone;
1258
1259         for_each_populated_zone(zone) {
1260                 struct per_cpu_pageset *pset;
1261                 struct per_cpu_pages *pcp;
1262
1263                 local_irq_save(flags);
1264                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1265
1266                 pcp = &pset->pcp;
1267                 if (pcp->count) {
1268                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1269                         pcp->count = 0;
1270                 }
1271                 local_irq_restore(flags);
1272         }
1273 }
1274
1275 /*
1276  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1277  */
1278 void drain_local_pages(void *arg)
1279 {
1280         drain_pages(smp_processor_id());
1281 }
1282
1283 /*
1284  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1285  *
1286  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1287  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1288  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1289  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1290  * before the call to on_each_cpu_mask().
1291  */
1292 void drain_all_pages(void)
1293 {
1294         int cpu;
1295         struct per_cpu_pageset *pcp;
1296         struct zone *zone;
1297
1298         /*
1299          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1300          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1301          */
1302         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1303
1304         /*
1305          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1306          * as offline notification will cause the notified
1307          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1308          * disables preemption as part of its processing
1309          */
1310         for_each_online_cpu(cpu) {
1311                 bool has_pcps = false;
1312                 for_each_populated_zone(zone) {
1313                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1314                         if (pcp->pcp.count) {
1315                                 has_pcps = true;
1316                                 break;
1317                         }
1318                 }
1319                 if (has_pcps)
1320                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1321                 else
1322                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1323         }
1324         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1325 }
1326
1327 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1328
1329 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1330 {
1331         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1332         unsigned long flags;
1333         int order, t;
1334         struct list_head *curr;
1335
1336         if (zone_is_empty(zone))
1337                 return;
1338
1339         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1340
1341         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1342         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1343                 if (pfn_valid(pfn)) {
1344                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1345
1346                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1347                                 swsusp_unset_page_free(page);
1348                 }
1349
1350         for_each_migratetype_order(order, t) {
1351                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1352                         unsigned long i;
1353
1354                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1355                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1356                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1357                 }
1358         }
1359         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1360 }
1361 #endif /* CONFIG_PM */
1362
1363 /*
1364  * Free a 0-order page
1365  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1366  */
1367 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1368 {
1369         struct zone *zone = page_zone(page);
1370         struct per_cpu_pages *pcp;
1371         unsigned long flags;
1372         int migratetype;
1373
1374         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1375                 return;
1376
1377         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1378         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1379         local_irq_save(flags);
1380         __count_vm_event(PGFREE);
1381
1382         /*
1383          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1384          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1385          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1386          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1387          * excessively into the page allocator
1388          */
1389         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1390                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1391                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1392                         goto out;
1393                 }
1394                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1395         }
1396
1397         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1398         if (cold)
1399                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1400         else
1401                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1402         pcp->count++;
1403         if (pcp->count >= pcp->high) {
1404                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1405                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1406                 pcp->count -= batch;
1407         }
1408
1409 out:
1410         local_irq_restore(flags);
1411 }
1412
1413 /*
1414  * Free a list of 0-order pages
1415  */
1416 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1417 {
1418         struct page *page, *next;
1419
1420         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1421                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1422                 free_hot_cold_page(page, cold);
1423         }
1424 }
1425
1426 /*
1427  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1428  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1429  * Each sub-page must be freed individually.
1430  *
1431  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1432  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1433  */
1434 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1435 {
1436         int i;
1437
1438         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1439         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1440
1441 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1442         /*
1443          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1444          * otherwise free the whole shadow.
1445          */
1446         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1447                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1448 #endif
1449
1450         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1451                 set_page_refcounted(page + i);
1452 }
1453 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1454
1455 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1456 {
1457         unsigned long watermark;
1458         struct zone *zone;
1459         int mt;
1460
1461         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1462
1463         zone = page_zone(page);
1464         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1465
1466         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1467                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1468                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1469                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1470                         return 0;
1471
1472                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1473         }
1474
1475         /* Remove page from free list */
1476         list_del(&page->lru);
1477         zone->free_area[order].nr_free--;
1478         rmv_page_order(page);
1479
1480         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1481         if (order >= pageblock_order - 1) {
1482                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1483                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1484                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1485                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1486                                 set_pageblock_migratetype(page,
1487                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1488                 }
1489         }
1490
1491         return 1UL << order;
1492 }
1493
1494 /*
1495  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1496  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1497  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1498  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1499  * are enabled.
1500  *
1501  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1502  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1503  */
1504 int split_free_page(struct page *page)
1505 {
1506         unsigned int order;
1507         int nr_pages;
1508
1509         order = page_order(page);
1510
1511         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1512         if (!nr_pages)
1513                 return 0;
1514
1515         /* Split into individual pages */
1516         set_page_refcounted(page);
1517         split_page(page, order);
1518         return nr_pages;
1519 }
1520
1521 /*
1522  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1523  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1524  * or two.
1525  */
1526 static inline
1527 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1528                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1529                         int migratetype)
1530 {
1531         unsigned long flags;
1532         struct page *page;
1533         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1534
1535 again:
1536         if (likely(order == 0)) {
1537                 struct per_cpu_pages *pcp;
1538                 struct list_head *list;
1539
1540                 local_irq_save(flags);
1541                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1542                 list = &pcp->lists[migratetype];
1543                 if (list_empty(list)) {
1544                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1545                                         pcp->batch, list,
1546                                         migratetype, cold);
1547                         if (unlikely(list_empty(list)))
1548                                 goto failed;
1549                 }
1550
1551                 if (cold)
1552                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1553                 else
1554                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1555
1556                 list_del(&page->lru);
1557                 pcp->count--;
1558         } else {
1559                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1560                         /*
1561                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1562                          *
1563                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1564                          * properly detect and handle allocation failures.
1565                          *
1566                          * We most definitely don't want callers attempting to
1567                          * allocate greater than order-1 page units with
1568                          * __GFP_NOFAIL.
1569                          */
1570                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1571                 }
1572                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1573                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1574                 spin_unlock(&zone->lock);
1575                 if (!page)
1576                         goto failed;
1577                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1578                                           get_freepage_migratetype(page));
1579         }
1580
1581         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1582
1583         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1584         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1585         local_irq_restore(flags);
1586
1587         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1588         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1589                 goto again;
1590         return page;
1591
1592 failed:
1593         local_irq_restore(flags);
1594         return NULL;
1595 }
1596
1597 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1598
1599 static struct {
1600         struct fault_attr attr;
1601
1602         u32 ignore_gfp_highmem;
1603         u32 ignore_gfp_wait;
1604         u32 min_order;
1605 } fail_page_alloc = {
1606         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1607         .ignore_gfp_wait = 1,
1608         .ignore_gfp_highmem = 1,
1609         .min_order = 1,
1610 };
1611
1612 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1613 {
1614         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1615 }
1616 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1617
1618 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1619 {
1620         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1621                 return false;
1622         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1623                 return false;
1624         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1625                 return false;
1626         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1627                 return false;
1628
1629         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1630 }
1631
1632 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1633
1634 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1635 {
1636         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1637         struct dentry *dir;
1638
1639         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1640                                         &fail_page_alloc.attr);
1641         if (IS_ERR(dir))
1642                 return PTR_ERR(dir);
1643
1644         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1645                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1646                 goto fail;
1647         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1648                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1649                 goto fail;
1650         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1651                                 &fail_page_alloc.min_order))
1652                 goto fail;
1653
1654         return 0;
1655 fail:
1656         debugfs_remove_recursive(dir);
1657
1658         return -ENOMEM;
1659 }
1660
1661 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1662
1663 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1664
1665 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1666
1667 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1668 {
1669         return false;
1670 }
1671
1672 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1673
1674 /*
1675  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1676  * of the allocation.
1677  */
1678 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1679                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1680 {
1681         /* free_pages my go negative - that's OK */
1682         long min = mark;
1683         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1684         int o;
1685         long free_cma = 0;
1686
1687         free_pages -= (1 << order) - 1;
1688         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1689                 min -= min / 2;
1690         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1691                 min -= min / 4;
1692 #ifdef CONFIG_CMA
1693         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1694         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1695                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1696 #endif
1697
1698         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1699                 return false;
1700         for (o = 0; o < order; o++) {
1701                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1702                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1703
1704                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1705                 min >>= 1;
1706
1707                 if (free_pages <= min)
1708                         return false;
1709         }
1710         return true;
1711 }
1712
1713 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1714                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1715 {
1716         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1717                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1718 }
1719
1720 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1721                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1722 {
1723         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1724
1725         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1726                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1727
1728         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1729                                                                 free_pages);
1730 }
1731
1732 #ifdef CONFIG_NUMA
1733 /*
1734  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1735  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1736  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1737  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1738  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1739  *
1740  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1741  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1742  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1743  *
1744  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1745  * nothing and returns NULL.
1746  *
1747  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1748  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1749  *
1750  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1751  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1752  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1753  * quickly as we can.
1754  */
1755 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1756 {
1757         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1758         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1759
1760         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1761         if (!zlc)
1762                 return NULL;
1763
1764         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1765                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1766                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1767         }
1768
1769         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1770                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1771                                         &node_states[N_MEMORY];
1772         return allowednodes;
1773 }
1774
1775 /*
1776  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1777  * if it is worth looking at further for free memory:
1778  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1779  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1780  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1781  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1782  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1783  * else return false (zero) if it is not.
1784  *
1785  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1786  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1787  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1788  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1789  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1790  * into the second scan of the zonelist.
1791  *
1792  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1793  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1794  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1795  * unturned looking for a free page.
1796  */
1797 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1798                                                 nodemask_t *allowednodes)
1799 {
1800         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1801         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1802         int n;                          /* node that zone *z is on */
1803
1804         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1805         if (!zlc)
1806                 return 1;
1807
1808         i = z - zonelist->_zonerefs;
1809         n = zlc->z_to_n[i];
1810
1811         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1812         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1813 }
1814
1815 /*
1816  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1817  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1818  * from that zone don't waste time re-examining it.
1819  */
1820 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1821 {
1822         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1823         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1824
1825         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1826         if (!zlc)
1827                 return;
1828
1829         i = z - zonelist->_zonerefs;
1830
1831         set_bit(i, zlc->fullzones);
1832 }
1833
1834 /*
1835  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1836  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1837  */
1838 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1839 {
1840         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1841
1842         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1843         if (!zlc)
1844                 return;
1845
1846         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1847 }
1848
1849 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1850 {
1851         return local_zone->node == zone->node;
1852 }
1853
1854 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1855 {
1856         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1857                                 RECLAIM_DISTANCE;
1858 }
1859
1860 #else   /* CONFIG_NUMA */
1861
1862 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1863 {
1864         return NULL;
1865 }
1866
1867 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1868                                 nodemask_t *allowednodes)
1869 {
1870         return 1;
1871 }
1872
1873 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1874 {
1875 }
1876
1877 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1878 {
1879 }
1880
1881 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1882 {
1883         return true;
1884 }
1885
1886 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1887 {
1888         return true;
1889 }
1890
1891 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1892
1893 /*
1894  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1895  * a page.
1896  */
1897 static struct page *
1898 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1899                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1900                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1901 {
1902         struct zoneref *z;
1903         struct page *page = NULL;
1904         int classzone_idx;
1905         struct zone *zone;
1906         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1907         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1908         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1909
1910         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1911 zonelist_scan:
1912         /*
1913          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1914          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1915          */
1916         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1917                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1918                 unsigned long mark;
1919
1920                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1921                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1922                                 continue;
1923                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1924                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1925                                 continue;
1926                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1927                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1928                         goto try_this_zone;
1929                 /*
1930                  * Distribute pages in proportion to the individual
1931                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1932                  * page was allocated in should have no effect on the
1933                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1934                  */
1935                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
1936                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1937                                 continue;
1938                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1939                                 continue;
1940                 }
1941                 /*
1942                  * When allocating a page cache page for writing, we
1943                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1944                  * limit, such that no single zone holds more than its
1945                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1946                  * The dirty limits take into account the zone's
1947                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1948                  * should be able to balance it without having to
1949                  * write pages from its LRU list.
1950                  *
1951                  * This may look like it could increase pressure on
1952                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1953                  * before they are full.  But the pages that do spill
1954                  * over are limited as the lower zones are protected
1955                  * by this very same mechanism.  It should not become
1956                  * a practical burden to them.
1957                  *
1958                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1959                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1960                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1961                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1962                  * zones are together not big enough to reach the
1963                  * global limit.  The proper fix for these situations
1964                  * will require awareness of zones in the
1965                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1966                  */
1967                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1968                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1969                         goto this_zone_full;
1970
1971                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1972                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1973                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1974                         int ret;
1975
1976                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1977                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1978                                 /*
1979                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1980                                  * and before considering the first zone allowed
1981                                  * by the cpuset.
1982                                  */
1983                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1984                                 zlc_active = 1;
1985                                 did_zlc_setup = 1;
1986                         }
1987
1988                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1989                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1990                                 goto this_zone_full;
1991
1992                         /*
1993                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1994                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1995                          */
1996                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1997                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1998                                 continue;
1999
2000                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2001                         switch (ret) {
2002                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2003                                 /* did not scan */
2004                                 continue;
2005                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2006                                 /* scanned but unreclaimable */
2007                                 continue;
2008                         default:
2009                                 /* did we reclaim enough */
2010                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2011                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2012                                         goto try_this_zone;
2013
2014                                 /*
2015                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2016                                  * Only mark the zone full if checking the min
2017                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2018                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2019                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2020                                  * when the watermark is between the low and
2021                                  * min watermarks.
2022                                  */
2023                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2024                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2025                                         goto this_zone_full;
2026
2027                                 continue;
2028                         }
2029                 }
2030
2031 try_this_zone:
2032                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2033                                                 gfp_mask, migratetype);
2034                 if (page)
2035                         break;
2036 this_zone_full:
2037                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2038                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2039         }
2040
2041         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2042                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2043                 zlc_active = 0;
2044                 goto zonelist_scan;
2045         }
2046
2047         if (page)
2048                 /*
2049                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2050                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2051                  * that the caller is taking steps that will free more
2052                  * memory. The caller should avoid the page being used
2053                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2054                  */
2055                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2056
2057         return page;
2058 }
2059
2060 /*
2061  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2062  * meminfo in irq context.
2063  */
2064 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2065 {
2066         bool ret = false;
2067
2068 #if NODES_SHIFT > 8
2069         ret = in_interrupt();
2070 #endif
2071         return ret;
2072 }
2073
2074 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2075                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2076                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2077
2078 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2079 {
2080         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2081
2082         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2083             debug_guardpage_minorder() > 0)
2084                 return;
2085
2086         /*
2087          * This documents exceptions given to allocations in certain
2088          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2089          * of allowed nodes.
2090          */
2091         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2092                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2093                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2094                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2095         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2096                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2097
2098         if (fmt) {
2099                 struct va_format vaf;
2100                 va_list args;
2101
2102                 va_start(args, fmt);
2103
2104                 vaf.fmt = fmt;
2105                 vaf.va = &args;
2106
2107                 pr_warn("%pV", &vaf);
2108
2109                 va_end(args);
2110         }
2111
2112         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2113                 current->comm, order, gfp_mask);
2114
2115         dump_stack();
2116         if (!should_suppress_show_mem())
2117                 show_mem(filter);
2118 }
2119
2120 static inline int
2121 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2122                                 unsigned long did_some_progress,
2123                                 unsigned long pages_reclaimed)
2124 {
2125         /* Do not loop if specifically requested */
2126         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2127                 return 0;
2128
2129         /* Always retry if specifically requested */
2130         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2131                 return 1;
2132
2133         /*
2134          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2135          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2136          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2137          */
2138         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2139                 return 0;
2140
2141         /*
2142          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2143          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2144          * implementations.
2145          */
2146         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2147                 return 1;
2148
2149         /*
2150          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2151          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2152          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2153          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2154          * allocation still fails, we stop retrying.
2155          */
2156         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2157                 return 1;
2158
2159         return 0;
2160 }
2161
2162 static inline struct page *
2163 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2164         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2165         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2166         int migratetype)
2167 {
2168         struct page *page;
2169
2170         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2171         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2172                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2173                 return NULL;
2174         }
2175
2176         /*
2177          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2178          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2179          * we're still under heavy pressure.
2180          */
2181         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2182                 order, zonelist, high_zoneidx,
2183                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2184                 preferred_zone, migratetype);
2185         if (page)
2186                 goto out;
2187
2188         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2189                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2190                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2191                         goto out;
2192                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2193                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2194                         goto out;
2195                 /*
2196                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2197                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2198                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2199                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2200                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2201                  */
2202                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2203                         goto out;
2204         }
2205         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2206         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2207
2208 out:
2209         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2210         return page;
2211 }
2212
2213 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2214 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2215 static struct page *
2216 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2217         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2218         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2219         int migratetype, bool sync_migration,
2220         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2221         unsigned long *did_some_progress)
2222 {
2223         if (!order)
2224                 return NULL;
2225
2226         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2227                 *deferred_compaction = true;
2228                 return NULL;
2229         }
2230
2231         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2232         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2233                                                 nodemask, sync_migration,
2234                                                 contended_compaction);
2235         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2236
2237         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2238                 struct page *page;
2239
2240                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2241                 drain_pages(get_cpu());
2242                 put_cpu();
2243
2244                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2245                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2246                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2247                                 preferred_zone, migratetype);
2248                 if (page) {
2249                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2250                         compaction_defer_reset(preferred_zone, order, true);
2251                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2252                         return page;
2253                 }
2254
2255                 /*
2256                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2257                  * The most likely reason is that pages exist,
2258                  * but not enough to satisfy watermarks.
2259                  */
2260                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2261
2262                 /*
2263                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2264                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2265                  */
2266                 if (sync_migration)
2267                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2268
2269                 cond_resched();
2270         }
2271
2272         return NULL;
2273 }
2274 #else
2275 static inline struct page *
2276 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2277         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2278         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2279         int migratetype, bool sync_migration,
2280         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2281         unsigned long *did_some_progress)
2282 {
2283         return NULL;
2284 }
2285 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2286
2287 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2288 static int
2289 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2290                   nodemask_t *nodemask)
2291 {
2292         struct reclaim_state reclaim_state;
2293         int progress;
2294
2295         cond_resched();
2296
2297         /* We now go into synchronous reclaim */
2298         cpuset_memory_pressure_bump();
2299         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2300         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2301         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2302         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2303
2304         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2305
2306         current->reclaim_state = NULL;
2307         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2308         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2309
2310         cond_resched();
2311
2312         return progress;
2313 }
2314
2315 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2316 static inline struct page *
2317 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2318         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2319         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2320         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2321 {
2322         struct page *page = NULL;
2323         bool drained = false;
2324
2325         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2326                                                nodemask);
2327         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2328                 return NULL;
2329
2330         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2331         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2332                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2333
2334 retry:
2335         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2336                                         zonelist, high_zoneidx,
2337                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2338                                         preferred_zone, migratetype);
2339
2340         /*
2341          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2342          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2343          */
2344         if (!page && !drained) {
2345                 drain_all_pages();
2346                 drained = true;
2347                 goto retry;
2348         }
2349
2350         return page;
2351 }
2352
2353 /*
2354  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2355  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2356  */
2357 static inline struct page *
2358 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2359         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2360         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2361         int migratetype)
2362 {
2363         struct page *page;
2364
2365         do {
2366                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2367                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2368                         preferred_zone, migratetype);
2369
2370                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2371                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2372         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2373
2374         return page;
2375 }
2376
2377 static void reset_alloc_batches(struct zonelist *zonelist,
2378                                 enum zone_type high_zoneidx,
2379                                 struct zone *preferred_zone)
2380 {
2381         struct zoneref *z;
2382         struct zone *zone;
2383
2384         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2385                 /*
2386                  * Only reset the batches of zones that were actually
2387                  * considered in the fairness pass, we don't want to
2388                  * trash fairness information for zones that are not
2389                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2390                  */
2391                 if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2392                         continue;
2393                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2394                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2395                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2396         }
2397 }
2398
2399 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2400                              struct zonelist *zonelist,
2401                              enum zone_type high_zoneidx,
2402                              struct zone *preferred_zone)
2403 {
2404         struct zoneref *z;
2405         struct zone *zone;
2406
2407         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2408                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2409 }
2410
2411 static inline int
2412 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2413 {
2414         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2415         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2416
2417         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2418         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2419
2420         /*
2421          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2422          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2423          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2424          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2425          */
2426         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2427
2428         if (!wait) {
2429                 /*
2430                  * Not worth trying to allocate harder for
2431                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2432                  */
2433                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2434                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2435                 /*
2436                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2437                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2438                  */
2439                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2440         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2441                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2442
2443         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2444                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2445                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2446                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2447                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2448                 else if (!in_interrupt() &&
2449                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2450                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2451                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2452         }
2453 #ifdef CONFIG_CMA
2454         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2455                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2456 #endif
2457         return alloc_flags;
2458 }
2459
2460 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2461 {
2462         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2463 }
2464
2465 static inline struct page *
2466 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2467         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2468         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2469         int migratetype)
2470 {
2471         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2472         struct page *page = NULL;
2473         int alloc_flags;
2474         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2475         unsigned long did_some_progress;
2476         bool sync_migration = false;
2477         bool deferred_compaction = false;
2478         bool contended_compaction = false;
2479
2480         /*
2481          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2482          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2483          * be using allocators in order of preference for an area that is
2484          * too large.
2485          */
2486         if (order >= MAX_ORDER) {
2487                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2488                 return NULL;
2489         }
2490
2491         /*
2492          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2493          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2494          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2495          * using a larger set of nodes after it has established that the
2496          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2497          * over allocated.
2498          */
2499         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2500             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2501                 goto nopage;
2502
2503 restart:
2504         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2505                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx, preferred_zone);
2506
2507         /*
2508          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2509          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2510          * to how we want to proceed.
2511          */
2512         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2513
2514         /*
2515          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2516          * cpusets.
2517          */
2518         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2519                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2520                                         &preferred_zone);
2521
2522 rebalance:
2523         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2524         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2525                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2526                         preferred_zone, migratetype);
2527         if (page)
2528                 goto got_pg;
2529
2530         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2531         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2532                 /*
2533                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2534                  * the allocation is high priority and these type of
2535                  * allocations are system rather than user orientated
2536                  */
2537                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2538
2539                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2540                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2541                                 preferred_zone, migratetype);
2542                 if (page) {
2543                         goto got_pg;
2544                 }
2545         }
2546
2547         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2548         if (!wait) {
2549                 /*
2550                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2551                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2552                  * type of allocation to fail.
2553                  */
2554                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2555                 goto nopage;
2556         }
2557
2558         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2559         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2560                 goto nopage;
2561
2562         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2563         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2564                 goto nopage;
2565
2566         /*
2567          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2568          * attempts after direct reclaim are synchronous
2569          */
2570         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2571                                         zonelist, high_zoneidx,
2572                                         nodemask,
2573                                         alloc_flags, preferred_zone,
2574                                         migratetype, sync_migration,
2575                                         &contended_compaction,
2576                                         &deferred_compaction,
2577                                         &did_some_progress);
2578         if (page)
2579                 goto got_pg;
2580         sync_migration = true;
2581
2582         /*
2583          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2584          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2585          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2586          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2587          */
2588         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2589                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2590                 goto nopage;
2591
2592         /* Try direct reclaim and then allocating */
2593         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2594                                         zonelist, high_zoneidx,
2595                                         nodemask,
2596                                         alloc_flags, preferred_zone,
2597                                         migratetype, &did_some_progress);
2598         if (page)
2599                 goto got_pg;
2600
2601         /*
2602          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2603          * running out of options and have to consider going OOM
2604          */
2605         if (!did_some_progress) {
2606                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2607                         if (oom_killer_disabled)
2608                                 goto nopage;
2609                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2610                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2611                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2612                                 goto nopage;
2613                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2614                                         zonelist, high_zoneidx,
2615                                         nodemask, preferred_zone,
2616                                         migratetype);
2617                         if (page)
2618                                 goto got_pg;
2619
2620                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2621                                 /*
2622                                  * The oom killer is not called for high-order
2623                                  * allocations that may fail, so if no progress
2624                                  * is being made, there are no other options and
2625                                  * retrying is unlikely to help.
2626                                  */
2627                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2628                                         goto nopage;
2629                                 /*
2630                                  * The oom killer is not called for lowmem
2631                                  * allocations to prevent needlessly killing
2632                                  * innocent tasks.
2633                                  */
2634                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2635                                         goto nopage;
2636                         }
2637
2638                         goto restart;
2639                 }
2640         }
2641
2642         /* Check if we should retry the allocation */
2643         pages_reclaimed += did_some_progress;
2644         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2645                                                 pages_reclaimed)) {
2646                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2647                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2648                 goto rebalance;
2649         } else {
2650                 /*
2651                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2652                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2653                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2654                  */
2655                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2656                                         zonelist, high_zoneidx,
2657                                         nodemask,
2658                                         alloc_flags, preferred_zone,
2659                                         migratetype, sync_migration,
2660                                         &contended_compaction,
2661                                         &deferred_compaction,
2662                                         &did_some_progress);
2663                 if (page)
2664                         goto got_pg;
2665         }
2666
2667 nopage:
2668         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2669         return page;
2670 got_pg:
2671         if (kmemcheck_enabled)
2672                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2673
2674         return page;
2675 }
2676
2677 /*
2678  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2679  */
2680 struct page *
2681 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2682                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2683 {
2684         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2685         struct zone *preferred_zone;
2686         struct page *page = NULL;
2687         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2688         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2689         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2690
2691         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2692
2693         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2694
2695         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2696
2697         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2698                 return NULL;
2699
2700         /*
2701          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2702          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2703          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2704          */
2705         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2706                 return NULL;
2707
2708 retry_cpuset:
2709         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2710
2711         /* The preferred zone is used for statistics later */
2712         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2713                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2714                                 &preferred_zone);
2715         if (!preferred_zone)
2716                 goto out;
2717
2718 #ifdef CONFIG_CMA
2719         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2720                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2721 #endif
2722 retry:
2723         /* First allocation attempt */
2724         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2725                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2726                         preferred_zone, migratetype);
2727         if (unlikely(!page)) {
2728                 /*
2729                  * The first pass makes sure allocations are spread
2730                  * fairly within the local node.  However, the local
2731                  * node might have free pages left after the fairness
2732                  * batches are exhausted, and remote zones haven't
2733                  * even been considered yet.  Try once more without
2734                  * fairness, and include remote zones now, before
2735                  * entering the slowpath and waking kswapd: prefer
2736                  * spilling to a remote zone over swapping locally.
2737                  */
2738                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2739                         reset_alloc_batches(zonelist, high_zoneidx,
2740                                             preferred_zone);
2741                         alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2742                         goto retry;
2743                 }
2744                 /*
2745                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2746                  * can deadlock because I/O on the device might not
2747                  * complete.
2748                  */
2749                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2750                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2751                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2752                                 preferred_zone, migratetype);
2753         }
2754
2755         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2756
2757 out:
2758         /*
2759          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2760          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2761          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2762          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2763          */
2764         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2765                 goto retry_cpuset;
2766
2767         return page;
2768 }
2769 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2770
2771 /*
2772  * Common helper functions.
2773  */
2774 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2775 {
2776         struct page *page;
2777
2778         /*
2779          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2780          * a highmem page
2781          */
2782         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2783
2784         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2785         if (!page)
2786                 return 0;
2787         return (unsigned long) page_address(page);
2788 }
2789 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2790
2791 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2792 {
2793         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2794 }
2795 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2796
2797 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2798 {
2799         if (put_page_testzero(page)) {
2800                 if (order == 0)
2801                         free_hot_cold_page(page, 0);
2802                 else
2803                         __free_pages_ok(page, order);
2804         }
2805 }
2806
2807 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2808
2809 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2810 {
2811         if (addr != 0) {
2812                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2813                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2814         }
2815 }
2816
2817 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2818
2819 /*
2820  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2821  * of the current memory cgroup.
2822  *
2823  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2824  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2825  */
2826 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2827 {
2828         struct page *page;
2829         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2830
2831         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2832                 return NULL;
2833         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2834         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2835         return page;
2836 }
2837
2838 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2839 {
2840         struct page *page;
2841         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2842
2843         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2844                 return NULL;
2845         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2846         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2847         return page;
2848 }
2849
2850 /*
2851  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2852  * alloc_kmem_pages.
2853  */
2854 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2855 {
2856         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2857         __free_pages(page, order);
2858 }
2859
2860 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2861 {
2862         if (addr != 0) {
2863                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2864                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2865         }
2866 }
2867
2868 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2869 {
2870         if (addr) {
2871                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2872                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2873
2874                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2875                 while (used < alloc_end) {
2876                         free_page(used);
2877                         used += PAGE_SIZE;
2878                 }
2879         }
2880         return (void *)addr;
2881 }
2882
2883 /**
2884  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2885  * @size: the number of bytes to allocate
2886  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2887  *
2888  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2889  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2890  * allocate memory in power-of-two pages.
2891  *
2892  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2893  *
2894  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2895  */
2896 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2897 {
2898         unsigned int order = get_order(size);
2899         unsigned long addr;
2900
2901         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2902         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2903 }
2904 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2905
2906 /**
2907  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2908  *                         pages on a node.
2909  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2910  * @size: the number of bytes to allocate
2911  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2912  *
2913  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2914  * back.
2915  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2916  * but is not exact.
2917  */
2918 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2919 {
2920         unsigned order = get_order(size);
2921         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2922         if (!p)
2923                 return NULL;
2924         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2925 }
2926 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2927
2928 /**
2929  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2930  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2931  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2932  *
2933  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2934  */
2935 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2936 {
2937         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2938         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2939
2940         while (addr < end) {
2941                 free_page(addr);
2942                 addr += PAGE_SIZE;
2943         }
2944 }
2945 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2946
2947 /**
2948  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2949  * @offset: The zone index of the highest zone
2950  *
2951  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2952  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2953  * zone, the number of pages is calculated as:
2954  *     managed_pages - high_pages
2955  */
2956 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2957 {
2958         struct zoneref *z;
2959         struct zone *zone;
2960
2961         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2962         unsigned long sum = 0;
2963
2964         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2965
2966         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2967                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2968                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2969                 if (size > high)
2970                         sum += size - high;
2971         }
2972
2973         return sum;
2974 }
2975
2976 /**
2977  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2978  *
2979  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2980  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2981  */
2982 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2983 {
2984         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2985 }
2986 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2987
2988 /**
2989  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2990  *
2991  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2992  * high watermark within all zones.
2993  */
2994 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2995 {
2996         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2997 }
2998
2999 static inline void show_node(struct zone *zone)
3000 {
3001         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3002                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3003 }
3004
3005 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3006 {
3007         val->totalram = totalram_pages;
3008         val->sharedram = 0;
3009         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3010         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3011         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3012         val->freehigh = nr_free_highpages();
3013         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3014 }
3015
3016 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3017
3018 #ifdef CONFIG_NUMA
3019 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3020 {
3021         int zone_type;          /* needs to be signed */
3022         unsigned long managed_pages = 0;
3023         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3024
3025         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3026                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3027         val->totalram = managed_pages;
3028         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3029 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3030         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3031         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3032                         NR_FREE_PAGES);
3033 #else
3034         val->totalhigh = 0;
3035         val->freehigh = 0;
3036 #endif
3037         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3038 }
3039 #endif
3040
3041 /*
3042  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3043  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3044  */
3045 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3046 {
3047         bool ret = false;
3048         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3049
3050         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3051                 goto out;
3052
3053         do {
3054                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3055                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3056         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3057 out:
3058         return ret;
3059 }
3060
3061 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3062
3063 static void show_migration_types(unsigned char type)
3064 {
3065         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3066                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3067                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3068                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3069                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3070 #ifdef CONFIG_CMA
3071                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3072 #endif
3073 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3074                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3075 #endif
3076         };
3077         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3078         char *p = tmp;
3079         int i;
3080
3081         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3082                 if (type & (1 << i))
3083                         *p++ = types[i];
3084         }
3085
3086         *p = '\0';
3087         printk("(%s) ", tmp);
3088 }
3089
3090 /*
3091  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3092  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3093  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3094  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3095  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3096  */
3097 void show_free_areas(unsigned int filter)
3098 {
3099         int cpu;
3100         struct zone *zone;
3101
3102         for_each_populated_zone(zone) {
3103                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3104                         continue;
3105                 show_node(zone);
3106                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3107
3108                 for_each_online_cpu(cpu) {
3109                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3110
3111                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3112
3113                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3114                                cpu, pageset->pcp.high,
3115                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3116                 }
3117         }
3118
3119         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3120                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3121                 " unevictable:%lu"
3122                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3123                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3124                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3125                 " free_cma:%lu\n",
3126                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3127                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3128                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3129                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3130                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3131                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3132                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3133                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3134                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3135                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3136                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3137                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3138                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3139                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3140                 global_page_state(NR_SHMEM),
3141                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3142                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3143                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3144
3145         for_each_populated_zone(zone) {
3146                 int i;
3147
3148                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3149                         continue;
3150                 show_node(zone);
3151                 printk("%s"
3152                         " free:%lukB"
3153                         " min:%lukB"
3154                         " low:%lukB"
3155                         " high:%lukB"
3156                         " active_anon:%lukB"
3157                         " inactive_anon:%lukB"
3158                         " active_file:%lukB"
3159                         " inactive_file:%lukB"
3160                         " unevictable:%lukB"
3161                         " isolated(anon):%lukB"
3162                         " isolated(file):%lukB"
3163                         " present:%lukB"
3164                         " managed:%lukB"
3165                         " mlocked:%lukB"
3166                         " dirty:%lukB"
3167                         " writeback:%lukB"
3168                         " mapped:%lukB"
3169                         " shmem:%lukB"
3170                         " slab_reclaimable:%lukB"
3171                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3172                         " kernel_stack:%lukB"
3173                         " pagetables:%lukB"
3174                         " unstable:%lukB"
3175                         " bounce:%lukB"
3176                         " free_cma:%lukB"
3177                         " writeback_tmp:%lukB"
3178                         " pages_scanned:%lu"
3179                         " all_unreclaimable? %s"
3180                         "\n",
3181                         zone->name,
3182                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3183                         K(min_wmark_pages(zone)),
3184                         K(low_wmark_pages(zone)),
3185                         K(high_wmark_pages(zone)),
3186                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3187                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3188                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3189                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3190                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3191                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3192                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3193                         K(zone->present_pages),
3194                         K(zone->managed_pages),
3195                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3196                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3197                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3198                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3199                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3200                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3201                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3202                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3203                                 THREAD_SIZE / 1024,
3204                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3205                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3206                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3207                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3208                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3209                         zone->pages_scanned,
3210                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3211                         );
3212                 printk("lowmem_reserve[]:");
3213                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3214                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3215                 printk("\n");
3216         }
3217
3218         for_each_populated_zone(zone) {
3219                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3220                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3221
3222                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3223                         continue;
3224                 show_node(zone);
3225                 printk("%s: ", zone->name);
3226
3227                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3228                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3229                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3230                         int type;
3231
3232                         nr[order] = area->nr_free;
3233                         total += nr[order] << order;
3234
3235                         types[order] = 0;
3236                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3237                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3238                                         types[order] |= 1 << type;
3239                         }
3240                 }
3241                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3242                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3243                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3244                         if (nr[order])
3245                                 show_migration_types(types[order]);
3246                 }
3247                 printk("= %lukB\n", K(total));
3248         }
3249
3250         hugetlb_show_meminfo();
3251
3252         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3253
3254         show_swap_cache_info();
3255 }
3256
3257 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3258 {
3259         zoneref->zone = zone;
3260         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3261 }
3262
3263 /*
3264  * Builds allocation fallback zone lists.
3265  *
3266  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3267  */
3268 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3269                                 int nr_zones)
3270 {
3271         struct zone *zone;
3272         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3273
3274         do {
3275                 zone_type--;
3276                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3277                 if (populated_zone(zone)) {
3278                         zoneref_set_zone(zone,
3279                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3280                         check_highest_zone(zone_type);
3281                 }
3282         } while (zone_type);
3283
3284         return nr_zones;
3285 }
3286
3287
3288 /*
3289  *  zonelist_order:
3290  *  0 = automatic detection of better ordering.
3291  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3292  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3293  *
3294  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3295  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3296  */
3297 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3298 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3299 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3300
3301 /* zonelist order in the kernel.
3302  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3303  */
3304 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3305 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3306
3307
3308 #ifdef CONFIG_NUMA
3309 /* The value user specified ....changed by config */
3310 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3311 /* string for sysctl */
3312 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3313 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3314
3315 /*
3316  * interface for configure zonelist ordering.
3317  * command line option "numa_zonelist_order"
3318  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3319  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3320  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3321  */
3322
3323 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3324 {
3325         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3326                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3327         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3328                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3329         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3330                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3331         } else {
3332                 printk(KERN_WARNING
3333                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3334                         "%s\n", s);
3335                 return -EINVAL;
3336         }
3337         return 0;
3338 }
3339
3340 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3341 {
3342         int ret;
3343
3344         if (!s)
3345                 return 0;
3346
3347         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3348         if (ret == 0)
3349                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3350
3351         return ret;
3352 }
3353 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3354
3355 /*
3356  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3357  */
3358 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3359                 void __user *buffer, size_t *length,
3360                 loff_t *ppos)
3361 {
3362         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3363         int ret;
3364         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3365
3366         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3367         if (write) {
3368                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3369                         ret = -EINVAL;
3370                         goto out;
3371                 }
3372                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3373         }
3374         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3375         if (ret)
3376                 goto out;
3377         if (write) {
3378                 int oldval = user_zonelist_order;
3379
3380                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3381                 if (ret) {
3382                         /*
3383                          * bogus value.  restore saved string
3384                          */
3385                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3386                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3387                         user_zonelist_order = oldval;
3388                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3389                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3390                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3391                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3392                 }
3393         }
3394 out:
3395         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3396         return ret;
3397 }
3398
3399
3400 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3401 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3402
3403 /**
3404  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3405  * @node: node whose fallback list we're appending
3406  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3407  *
3408  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3409  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3410  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3411  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3412  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3413  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3414  * on them otherwise.
3415  * It returns -1 if no node is found.
3416  */
3417 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3418 {
3419         int n, val;
3420         int min_val = INT_MAX;
3421         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3422         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3423
3424         /* Use the local node if we haven't already */
3425         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3426                 node_set(node, *used_node_mask);
3427                 return node;
3428         }
3429
3430         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3431
3432                 /* Don't want a node to appear more than once */
3433                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3434                         continue;
3435
3436                 /* Use the distance array to find the distance */
3437                 val = node_distance(node, n);
3438
3439                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3440                 val += (n < node);
3441
3442                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3443                 tmp = cpumask_of_node(n);
3444                 if (!cpumask_empty(tmp))
3445                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3446
3447                 /* Slight preference for less loaded node */
3448                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3449                 val += node_load[n];
3450
3451                 if (val < min_val) {
3452                         min_val = val;
3453                         best_node = n;
3454                 }
3455         }
3456
3457         if (best_node >= 0)
3458                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3459
3460         return best_node;
3461 }
3462
3463
3464 /*
3465  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3466  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3467  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3468  */
3469 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3470 {
3471         int j;
3472         struct zonelist *zonelist;
3473
3474         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3475         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3476                 ;
3477         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3478         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3479         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3480 }
3481
3482 /*
3483  * Build gfp_thisnode zonelists
3484  */
3485 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3486 {
3487         int j;
3488         struct zonelist *zonelist;
3489
3490         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3491         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3492         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3493         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3494 }
3495
3496 /*
3497  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3498  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3499  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3500  * may still exist in local DMA zone.
3501  */
3502 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3503
3504 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3505 {
3506         int pos, j, node;
3507         int zone_type;          /* needs to be signed */
3508         struct zone *z;
3509         struct zonelist *zonelist;
3510
3511         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3512         pos = 0;
3513         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3514                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3515                         node = node_order[j];
3516                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3517                         if (populated_zone(z)) {
3518                                 zoneref_set_zone(z,
3519                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3520                                 check_highest_zone(zone_type);
3521                         }
3522                 }
3523         }
3524         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3525         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3526 }
3527
3528 static int default_zonelist_order(void)
3529 {
3530         int nid, zone_type;
3531         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3532         struct zone *z;
3533         int average_size;
3534         /*
3535          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3536          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3537          * into OOM very easily.
3538          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3539          */
3540         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3541         low_kmem_size = 0;
3542         total_size = 0;
3543         for_each_online_node(nid) {
3544                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3545                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3546                         if (populated_zone(z)) {
3547                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3548                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3549                                 total_size += z->managed_pages;
3550                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3551                                 /*
3552                                  * If any node has only lowmem, then node order
3553                                  * is preferred to allow kernel allocations
3554                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3555                                  * on other nodes when there is an abundance of
3556                                  * lowmem available to allocate from.
3557                                  */
3558                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3559                         }
3560                 }
3561         }
3562         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3563             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3564                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3565         /*
3566          * look into each node's config.
3567          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3568          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3569          */
3570         average_size = total_size /
3571                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3572         for_each_online_node(nid) {
3573                 low_kmem_size = 0;
3574                 total_size = 0;
3575                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3576                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3577                         if (populated_zone(z)) {
3578                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3579                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3580                                 total_size += z->present_pages;
3581                         }
3582                 }
3583                 if (low_kmem_size &&
3584                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3585                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3586                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3587         }
3588         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3589 }
3590
3591 static void set_zonelist_order(void)
3592 {
3593         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3594                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3595         else
3596                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3597 }
3598
3599 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3600 {
3601         int j, node, load;
3602         enum zone_type i;
3603         nodemask_t used_mask;
3604         int local_node, prev_node;
3605         struct zonelist *zonelist;
3606         int order = current_zonelist_order;
3607
3608         /* initialize zonelists */
3609         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3610                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3611                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3612                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3613         }
3614
3615         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3616         local_node = pgdat->node_id;
3617         load = nr_online_nodes;
3618         prev_node = local_node;
3619         nodes_clear(used_mask);
3620
3621         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3622         j = 0;
3623
3624         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3625                 /*
3626                  * We don't want to pressure a particular node.
3627                  * So adding penalty to the first node in same
3628                  * distance group to make it round-robin.
3629                  */
3630                 if (node_distance(local_node, node) !=
3631                     node_distance(local_node, prev_node))
3632                         node_load[node] = load;
3633
3634                 prev_node = node;
3635                 load--;
3636                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3637                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3638                 else
3639                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3640         }
3641
3642         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3643                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3644                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3645         }
3646
3647         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3648 }
3649
3650 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3651 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3652 {
3653         struct zonelist *zonelist;
3654         struct zonelist_cache *zlc;
3655         struct zoneref *z;
3656
3657         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3658         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3659         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3660         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3661                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3662 }
3663
3664 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3665 /*
3666  * Return node id of node used for "local" allocations.
3667  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3668  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3669  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3670  */
3671 int local_memory_node(int node)
3672 {
3673         struct zone *zone;
3674
3675         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3676                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3677                                    NULL,
3678                                    &zone);
3679         return zone->node;
3680 }
3681 #endif
3682
3683 #else   /* CONFIG_NUMA */
3684
3685 static void set_zonelist_order(void)
3686 {
3687         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3688 }
3689
3690 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3691 {
3692         int node, local_node;
3693         enum zone_type j;
3694         struct zonelist *zonelist;
3695
3696         local_node = pgdat->node_id;
3697
3698         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3699         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3700
3701         /*
3702          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3703          * of all the other nodes.
3704          * We don't want to pressure a particular node, so when
3705          * building the zones for node N, we make sure that the
3706          * zones coming right after the local ones are those from
3707          * node N+1 (modulo N)
3708          */
3709         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3710                 if (!node_online(node))
3711                         continue;
3712                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3713         }
3714         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3715                 if (!node_online(node))
3716                         continue;
3717                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3718         }
3719
3720         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3721         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3722 }
3723
3724 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3725 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3726 {
3727         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3728 }
3729
3730 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3731
3732 /*
3733  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3734  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3735  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3736  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3737  * with interrupts disabled.
3738  *
3739  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3740  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3741  * hotplugged processors.
3742  *
3743  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3744  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3745  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3746  */
3747 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3748 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3749 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3750
3751 /*
3752  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3753  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3754  */
3755 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3756
3757 /* return values int ....just for stop_machine() */
3758 static int __build_all_zonelists(void *data)
3759 {
3760         int nid;
3761         int cpu;
3762         pg_data_t *self = data;
3763
3764 #ifdef CONFIG_NUMA
3765         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3766 #endif
3767
3768         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3769                 build_zonelists(self);
3770                 build_zonelist_cache(self);
3771         }
3772
3773         for_each_online_node(nid) {
3774                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3775
3776                 build_zonelists(pgdat);
3777                 build_zonelist_cache(pgdat);
3778         }
3779
3780         /*
3781          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3782          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3783          * each zone will be allocated later when the per cpu
3784          * allocator is available.
3785          *
3786          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3787          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3788          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3789          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3790          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3791          * (a chicken-egg dilemma).
3792          */
3793         for_each_possible_cpu(cpu) {
3794                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3795
3796 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3797                 /*
3798                  * We now know the "local memory node" for each node--
3799                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3800                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3801                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3802                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3803                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3804                  */
3805                 if (cpu_online(cpu))
3806                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3807 #endif
3808         }
3809
3810         return 0;
3811 }
3812
3813 /*
3814  * Called with zonelists_mutex held always
3815  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3816  */
3817 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3818 {
3819         set_zonelist_order();
3820
3821         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3822                 __build_all_zonelists(NULL);
3823                 mminit_verify_zonelist();
3824                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3825         } else {
3826 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3827                 if (zone)
3828                         setup_zone_pageset(zone);
3829 #endif
3830                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3831                    of zonelist */
3832                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3833                 /* cpuset refresh routine should be here */
3834         }
3835         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3836         /*
3837          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3838          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3839          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3840          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3841          * disabled and enable it later
3842          */
3843         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3844                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3845         else
3846                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3847
3848         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3849                 "Total pages: %ld\n",
3850                         nr_online_nodes,
3851                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3852                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3853                         vm_total_pages);
3854 #ifdef CONFIG_NUMA
3855         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3856 #endif
3857 }
3858
3859 /*
3860  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3861  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3862  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3863  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3864  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3865  * conservative, even though it seems large.
3866  *
3867  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3868  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3869  */
3870 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3871
3872 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3873 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3874 {
3875         unsigned long size = 1;
3876
3877         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3878
3879         while (size < pages)
3880                 size <<= 1;
3881
3882         /*
3883          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3884          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3885          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3886          */
3887         size = min(size, 4096UL);
3888
3889         return max(size, 4UL);
3890 }
3891 #else
3892 /*
3893  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3894  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3895  *
3896  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3897  *
3898  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3899  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3900  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3901  *
3902  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3903  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3904  *
3905  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3906  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3907  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3908  */
3909 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3910 {
3911         return 4096UL;
3912 }
3913 #endif
3914
3915 /*
3916  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3917  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3918  * hash function before the remainder is taken.
3919  */
3920 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3921 {
3922         return ffz(~size);
3923 }
3924
3925 /*
3926  * Check if a pageblock contains reserved pages
3927  */
3928 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3929 {
3930         unsigned long pfn;
3931
3932         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3933                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3934                         return 1;
3935         }
3936         return 0;
3937 }
3938
3939 /*
3940  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3941  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3942  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3943  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3944  * blocks as reclaim kicks in
3945  */
3946 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3947 {
3948         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3949         struct page *page;
3950         unsigned long block_migratetype;
3951         int reserve;
3952         int old_reserve;
3953
3954         /*
3955          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3956          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3957          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3958          * the block.
3959          */
3960         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3961         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3962         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3963         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3964                                                         pageblock_order;
3965
3966         /*
3967          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3968          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3969          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3970          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3971          * future allocation of hugepages at runtime.
3972          */
3973         reserve = min(2, reserve);
3974         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
3975
3976         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
3977         if (reserve == old_reserve)
3978                 return;
3979         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
3980
3981         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3982                 if (!pfn_valid(pfn))
3983                         continue;
3984                 page = pfn_to_page(pfn);
3985
3986                 /* Watch out for overlapping nodes */
3987                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3988                         continue;
3989
3990                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3991
3992                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3993                 if (reserve > 0) {
3994                         /*
3995                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3996                          * them.
3997                          */
3998                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3999                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4000                                 continue;
4001
4002                         /* If this block is reserved, account for it */
4003                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4004                                 reserve--;
4005                                 continue;
4006                         }
4007
4008                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4009                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4010                                 set_pageblock_migratetype(page,
4011                                                         MIGRATE_RESERVE);
4012                                 move_freepages_block(zone, page,
4013                                                         MIGRATE_RESERVE);
4014                                 reserve--;
4015                                 continue;
4016                         }
4017                 } else if (!old_reserve) {
4018                         /*
4019                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4020                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4021                          */
4022                         break;
4023                 }
4024
4025                 /*
4026                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4027                  * take it back
4028                  */
4029                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4030                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4031                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4032                 }
4033         }
4034 }
4035
4036 /*
4037  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4038  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4039  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4040  */
4041 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4042                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4043 {
4044         struct page *page;
4045         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4046         unsigned long pfn;
4047         struct zone *z;
4048
4049         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4050                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4051
4052         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4053         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4054                 /*
4055                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4056                  * handed to this function.  They do not
4057                  * exist on hotplugged memory.
4058                  */
4059                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4060                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4061                                 continue;
4062                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4063                                 continue;
4064                 }
4065                 page = pfn_to_page(pfn);
4066                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4067                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4068                 init_page_count(page);
4069                 page_mapcount_reset(page);
4070                 page_cpupid_reset_last(page);
4071                 SetPageReserved(page);
4072                 /*
4073                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4074                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4075                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4076                  * the address space during boot when many long-lived
4077                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4078                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4079                  * setup_zone_migrate_reserve()
4080                  *
4081                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4082                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4083                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4084                  * pfn out of zone.
4085                  */
4086                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4087                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4088                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4089                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4090
4091                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4092 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4093                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4094                 if (!is_highmem_idx(zone))
4095                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4096 #endif
4097         }
4098 }
4099
4100 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4101 {
4102         int order, t;
4103         for_each_migratetype_order(order, t) {
4104                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4105                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4106         }
4107 }
4108
4109 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4110 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4111         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4112 #endif
4113
4114 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4115 {
4116 #ifdef CONFIG_MMU
4117         int batch;
4118
4119         /*
4120          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4121          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4122          *
4123          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4124          */
4125         batch = zone->managed_pages / 1024;
4126         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4127                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4128         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4129         if (batch < 1)
4130                 batch = 1;
4131
4132         /*
4133          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4134          * of 2 value was found to be more likely to have
4135          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4136          *
4137          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4138          * batches of pages, one task can end up with a lot
4139          * of pages of one half of the possible page colors
4140          * and the other with pages of the other colors.
4141          */
4142         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4143
4144         return batch;
4145
4146 #else
4147         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4148          * conditions.
4149          *
4150          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4151          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4152          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4153          *
4154          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4155          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4156          * can be a significant delay between the individual batches being
4157          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4158          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4159          */
4160         return 0;
4161 #endif
4162 }
4163
4164 /*
4165  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4166  * ->batch must never be higher then ->high.
4167  * The following function updates them in a safe manner without read side
4168  * locking.
4169  *
4170  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4171  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4172  *
4173  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4174  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4175  * exist).
4176  */
4177 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4178                 unsigned long batch)
4179 {
4180        /* start with a fail safe value for batch */
4181         pcp->batch = 1;
4182         smp_wmb();
4183
4184        /* Update high, then batch, in order */
4185         pcp->high = high;
4186         smp_wmb();
4187
4188         pcp->batch = batch;
4189 }
4190
4191 /* a companion to pageset_set_high() */
4192 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4193 {
4194         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4195 }
4196
4197 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4198 {
4199         struct per_cpu_pages *pcp;
4200         int migratetype;
4201
4202         memset(p, 0, sizeof(*p));
4203
4204         pcp = &p->pcp;
4205         pcp->count = 0;
4206         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4207                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4208 }
4209
4210 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4211 {
4212         pageset_init(p);
4213         pageset_set_batch(p, batch);
4214 }
4215
4216 /*
4217  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4218  * to the value high for the pageset p.
4219  */
4220 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4221                                 unsigned long high)
4222 {
4223         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4224         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4225                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4226
4227         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4228 }
4229
4230 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4231                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4232 {
4233         if (percpu_pagelist_fraction)
4234                 pageset_set_high(pcp,
4235                         (zone->managed_pages /
4236                                 percpu_pagelist_fraction));
4237         else
4238                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4239 }
4240
4241 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4242 {
4243         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4244
4245         pageset_init(pcp);
4246         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4247 }
4248
4249 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4250 {
4251         int cpu;
4252         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4253         for_each_possible_cpu(cpu)
4254                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4255 }
4256
4257 /*
4258  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4259  * Before this call only boot pagesets were available.
4260  */
4261 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4262 {
4263         struct zone *zone;
4264
4265         for_each_populated_zone(zone)
4266                 setup_zone_pageset(zone);
4267 }
4268
4269 static noinline __init_refok
4270 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4271 {
4272         int i;
4273         size_t alloc_size;
4274
4275         /*
4276          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4277          * per zone.
4278          */
4279         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4280                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4281         zone->wait_table_bits =
4282                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4283         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4284                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4285
4286         if (!slab_is_available()) {
4287                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4288                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4289                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4290         } else {
4291                 /*
4292                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4293                  * via memory hot-add.
4294                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4295                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4296                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4297                  * node itself as well.
4298                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4299                  * necessary.
4300                  */
4301                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4302         }
4303         if (!zone->wait_table)
4304                 return -ENOMEM;
4305
4306         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4307                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4308
4309         return 0;
4310 }
4311
4312 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4313 {
4314         /*
4315          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4316          * relies on the ability of the linker to provide the
4317          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4318          */
4319         zone->pageset = &boot_pageset;
4320
4321         if (populated_zone(zone))
4322                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4323                         zone->name, zone->present_pages,
4324                                          zone_batchsize(zone));
4325 }
4326
4327 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4328                                         unsigned long zone_start_pfn,
4329                                         unsigned long size,
4330                                         enum memmap_context context)
4331 {
4332         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4333         int ret;
4334         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4335         if (ret)
4336                 return ret;
4337         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4338
4339         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4340
4341         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4342                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4343                         pgdat->node_id,
4344                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4345                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4346
4347         zone_init_free_lists(zone);
4348
4349         return 0;
4350 }
4351
4352 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4353 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4354 /*
4355  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4356  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4357  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4358  * alternative
4359  */
4360 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4361 {
4362         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4363         int nid;
4364         /*
4365          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4366          * when the kernel is running single-threaded.
4367          */
4368         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4369         static int __meminitdata last_nid;
4370
4371         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4372                 return last_nid;
4373
4374         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4375         if (nid != -1) {
4376                 last_start_pfn = start_pfn;
4377                 last_end_pfn = end_pfn;
4378                 last_nid = nid;
4379         }
4380
4381         return nid;
4382 }
4383 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4384
4385 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4386 {
4387         int nid;
4388
4389         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4390         if (nid >= 0)
4391                 return nid;
4392         /* just returns 0 */
4393         return 0;
4394 }
4395
4396 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4397 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4398 {
4399         int nid;
4400
4401         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4402         if (nid >= 0 && nid != node)
4403                 return false;
4404         return true;
4405 }
4406 #endif
4407
4408 /**
4409  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4410  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4411  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4412  *
4413  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4414  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4415  * this function may be used instead of calling memblock_free_early_nid()
4416  * manually.
4417  */
4418 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4419 {
4420         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4421         int i, this_nid;
4422
4423         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4424                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4425                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4426
4427                 if (start_pfn < end_pfn)
4428                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4429                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4430                                         this_nid);
4431         }
4432 }
4433
4434 /**
4435  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4436  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4437  *
4438  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4439  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4440  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4441  */
4442 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4443 {
4444         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4445         int i, this_nid;
4446
4447         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4448                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4449 }
4450
4451 /**
4452  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4453  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4454  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4455  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4456  *
4457  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4458  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4459  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4460  * PFNs will be 0.
4461  */
4462 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4463                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4464 {
4465         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4466         int i;
4467
4468         *start_pfn = -1UL;
4469         *end_pfn = 0;
4470
4471         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4472                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4473                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4474         }
4475
4476         if (*start_pfn == -1UL)
4477                 *start_pfn = 0;
4478 }
4479
4480 /*
4481  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4482  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4483  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4484  */
4485 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4486 {
4487         int zone_index;
4488         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4489                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4490                         continue;
4491
4492                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4493                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4494                         break;
4495         }
4496
4497         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4498         movable_zone = zone_index;
4499 }
4500
4501 /*
4502  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4503  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4504  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4505  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4506  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4507  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4508  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4509  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4510  */
4511 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4512                                         unsigned long zone_type,
4513                                         unsigned long node_start_pfn,
4514                                         unsigned long node_end_pfn,
4515                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4516                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4517 {
4518         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4519         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4520                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4521                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4522                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4523                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4524                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4525
4526                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4527                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4528                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4529                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4530
4531                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4532                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4533                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4534         }
4535 }
4536
4537 /*
4538  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4539  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4540  */
4541 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4542                                         unsigned long zone_type,
4543                                         unsigned long node_start_pfn,
4544                                         unsigned long node_end_pfn,
4545                                         unsigned long *ignored)
4546 {
4547         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4548
4549         /* Get the start and end of the zone */
4550         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4551         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4552         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4553                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4554                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4555
4556         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4557         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4558                 return 0;
4559
4560         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4561         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4562         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4563
4564         /* Return the spanned pages */
4565         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4566 }
4567
4568 /*
4569  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4570  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4571  */
4572 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4573                                 unsigned long range_start_pfn,
4574                                 unsigned long range_end_pfn)
4575 {
4576         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4577         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4578         int i;
4579
4580         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4581                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4582                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4583                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4584         }
4585         return nr_absent;
4586 }
4587
4588 /**
4589  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4590  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4591  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4592  *
4593  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4594  */
4595 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4596                                                         unsigned long end_pfn)
4597 {
4598         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4599 }
4600
4601 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4602 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4603                                         unsigned long zone_type,
4604                                         unsigned long node_start_pfn,
4605                                         unsigned long node_end_pfn,
4606                                         unsigned long *ignored)
4607 {
4608         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4609         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4610         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4611
4612         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4613         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4614
4615         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4616                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4617                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4618         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4619 }
4620
4621 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4622 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4623                                         unsigned long zone_type,
4624                                         unsigned long node_start_pfn,
4625                                         unsigned long node_end_pfn,
4626                                         unsigned long *zones_size)
4627 {
4628         return zones_size[zone_type];
4629 }
4630
4631 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4632                                                 unsigned long zone_type,
4633                                                 unsigned long node_start_pfn,
4634                                                 unsigned long node_end_pfn,
4635                                                 unsigned long *zholes_size)
4636 {
4637         if (!zholes_size)
4638                 return 0;
4639
4640         return zholes_size[zone_type];
4641 }
4642
4643 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4644
4645 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4646                                                 unsigned long node_start_pfn,
4647                                                 unsigned long node_end_pfn,
4648                                                 unsigned long *zones_size,
4649                                                 unsigned long *zholes_size)
4650 {
4651         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4652         enum zone_type i;
4653
4654         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4655                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4656                                                          node_start_pfn,
4657                                                          node_end_pfn,
4658                                                          zones_size);
4659         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4660
4661         realtotalpages = totalpages;
4662         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4663                 realtotalpages -=
4664                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4665                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4666                                                   zholes_size);
4667         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4668         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4669                                                         realtotalpages);
4670 }
4671
4672 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4673 /*
4674  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4675  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4676  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4677  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4678  * bytes.
4679  */
4680 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4681 {
4682         unsigned long usemapsize;
4683
4684         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4685         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4686         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4687         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4688         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4689
4690         return usemapsize / 8;
4691 }
4692
4693 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4694                                 struct zone *zone,
4695                                 unsigned long zone_start_pfn,
4696                                 unsigned long zonesize)
4697 {
4698         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4699         zone->pageblock_flags = NULL;
4700         if (usemapsize)
4701                 zone->pageblock_flags =
4702                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4703                                                          pgdat->node_id);
4704 }
4705 #else
4706 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4707                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4708 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4709
4710 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4711
4712 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4713 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4714 {
4715         unsigned int order;
4716
4717         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4718         if (pageblock_order)
4719                 return;
4720
4721         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4722                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4723         else
4724                 order = MAX_ORDER - 1;
4725
4726         /*
4727          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4728          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4729          * powerpc.
4730          */
4731         pageblock_order = order;
4732 }
4733 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4734
4735 /*
4736  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4737  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4738  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4739  * the kernel config
4740  */
4741 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4742 {
4743 }
4744
4745 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4746
4747 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4748                                                    unsigned long present_pages)
4749 {
4750         unsigned long pages = spanned_pages;
4751
4752         /*
4753          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4754          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4755          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4756          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4757          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4758          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4759          */
4760         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4761             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4762                 pages = present_pages;
4763
4764         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4765 }
4766
4767 /*
4768  * Set up the zone data structures:
4769  *   - mark all pages reserved
4770  *   - mark all memory queues empty
4771  *   - clear the memory bitmaps
4772  *
4773  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4774  */
4775 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4776                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4777                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4778 {
4779         enum zone_type j;
4780         int nid = pgdat->node_id;
4781         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4782         int ret;
4783
4784         pgdat_resize_init(pgdat);
4785 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4786         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4787         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4788         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4789 #endif
4790         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4791         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4792         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4793
4794         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4795                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4796                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4797
4798                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4799                                                   node_end_pfn, zones_size);
4800                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4801                                                                 node_start_pfn,
4802                                                                 node_end_pfn,
4803                                                                 zholes_size);
4804
4805                 /*
4806                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4807                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4808                  * and per-cpu initialisations
4809                  */
4810                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4811                 if (freesize >= memmap_pages) {
4812                         freesize -= memmap_pages;
4813                         if (memmap_pages)
4814                                 printk(KERN_DEBUG
4815                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4816                                        zone_names[j], memmap_pages);
4817                 } else
4818                         printk(KERN_WARNING
4819                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4820                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4821
4822                 /* Account for reserved pages */
4823                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4824                         freesize -= dma_reserve;
4825                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4826                                         zone_names[0], dma_reserve);
4827                 }
4828
4829                 if (!is_highmem_idx(j))
4830                         nr_kernel_pages += freesize;
4831                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4832                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4833                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4834                 nr_all_pages += freesize;
4835
4836                 zone->spanned_pages = size;
4837                 zone->present_pages = realsize;
4838                 /*
4839                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4840                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4841                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4842                  */
4843                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4844 #ifdef CONFIG_NUMA
4845                 zone->node = nid;
4846                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4847                                                 / 100;
4848                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4849 #endif
4850                 zone->name = zone_names[j];
4851                 spin_lock_init(&zone->lock);
4852                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4853                 zone_seqlock_init(zone);
4854                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4855                 zone_pcp_init(zone);
4856
4857                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4858                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4859
4860                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4861                 if (!size)
4862                         continue;
4863
4864                 set_pageblock_order();
4865                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4866                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4867                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4868                 BUG_ON(ret);
4869                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4870                 zone_start_pfn += size;
4871         }
4872 }
4873
4874 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4875 {
4876         /* Skip empty nodes */
4877         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4878                 return;
4879
4880 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4881         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4882         if (!pgdat->node_mem_map) {
4883                 unsigned long size, start, end;
4884                 struct page *map;
4885
4886                 /*
4887                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4888                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4889                  * for the buddy allocator to function correctly.
4890                  */
4891                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4892                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4893                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4894                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4895                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4896                 if (!map)
4897                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4898                                                                pgdat->node_id);
4899                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4900         }
4901 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4902         /*
4903          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4904          */
4905         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4906                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4907 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4908                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4909                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4910 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4911         }
4912 #endif
4913 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4914 }
4915
4916 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4917                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4918 {
4919         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4920         unsigned long start_pfn = 0;
4921         unsigned long end_pfn = 0;
4922
4923         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4924         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4925
4926         pgdat->node_id = nid;
4927         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4928 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4929         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4930 #endif
4931         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4932                                   zones_size, zholes_size);
4933
4934         alloc_node_mem_map(pgdat);
4935 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4936         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4937                 nid, (unsigned long)pgdat,
4938                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4939 #endif
4940
4941         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4942                             zones_size, zholes_size);
4943 }
4944
4945 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4946
4947 #if MAX_NUMNODES > 1
4948 /*
4949  * Figure out the number of possible node ids.
4950  */
4951 void __init setup_nr_node_ids(void)
4952 {
4953         unsigned int node;
4954         unsigned int highest = 0;
4955
4956         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4957                 highest = node;
4958         nr_node_ids = highest + 1;
4959 }
4960 #endif
4961
4962 /**
4963  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4964  *
4965  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4966  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4967  * all the nodes.
4968  *
4969  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4970  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4971  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4972  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4973  *
4974  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4975  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4976  * populated node map.
4977  *
4978  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4979  * requirement (single node).
4980  */
4981 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4982 {
4983         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4984         unsigned long start, end, mask;
4985         int last_nid = -1;
4986         int i, nid;
4987
4988         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4989                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4990                         last_nid = nid;
4991                         last_end = end;
4992                         continue;
4993                 }
4994
4995                 /*
4996                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4997                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4998                  * too coarse to separate the current node from the last.
4999                  */
5000                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5001                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5002                         mask <<= 1;
5003
5004                 /* accumulate all internode masks */
5005                 accl_mask |= mask;
5006         }
5007
5008         /* convert mask to number of pages */
5009         return ~accl_mask + 1;
5010 }
5011
5012 /* Find the lowest pfn for a node */
5013 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5014 {
5015         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5016         unsigned long start_pfn;
5017         int i;
5018
5019         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5020                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5021
5022         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5023                 printk(KERN_WARNING
5024                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5025                 return 0;
5026         }
5027
5028         return min_pfn;
5029 }
5030
5031 /**
5032  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5033  *
5034  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5035  * add_active_range().
5036  */
5037 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5038 {
5039         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5040 }
5041
5042 /*
5043  * early_calculate_totalpages()
5044  * Sum pages in active regions for movable zone.
5045  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5046  */
5047 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5048 {
5049         unsigned long totalpages = 0;
5050         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5051         int i, nid;
5052
5053         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5054                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5055
5056                 totalpages += pages;
5057                 if (pages)
5058                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5059         }
5060         return totalpages;
5061 }
5062
5063 /*
5064  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5065  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5066  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5067  * others
5068  */
5069 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5070 {
5071         int i, nid;
5072         unsigned long usable_startpfn;
5073         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5074         /* save the state before borrow the nodemask */
5075         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5076         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5077         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5078         struct memblock_region *r;
5079
5080         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5081         find_usable_zone_for_movable();
5082
5083         /*
5084          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5085          * options.
5086          */
5087         if (movable_node_is_enabled()) {
5088                 for_each_memblock(memory, r) {
5089                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5090                                 continue;
5091
5092                         nid = r->nid;
5093
5094                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5095                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5096                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5097                                 usable_startpfn;
5098                 }
5099
5100                 goto out2;
5101         }
5102
5103         /*
5104          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5105          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5106          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5107          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5108          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5109          * what movablecore would have allowed.
5110          */
5111         if (required_movablecore) {
5112                 unsigned long corepages;
5113
5114                 /*
5115                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5116                  * was requested by the user
5117                  */
5118                 required_movablecore =
5119                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5120                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5121
5122                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5123         }
5124
5125         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5126         if (!required_kernelcore)
5127                 goto out;
5128
5129         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5130         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5131
5132 restart:
5133         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5134         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5135         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5136                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5137
5138                 /*
5139                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5140                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5141                  * amount of memory for the kernel
5142                  */
5143                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5144                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5145
5146                 /*
5147                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5148                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5149                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5150                  */
5151                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5152
5153                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5154                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5155                         unsigned long size_pages;
5156
5157                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5158                         if (start_pfn >= end_pfn)
5159                                 continue;
5160
5161                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5162                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5163                                 unsigned long kernel_pages;
5164                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5165                                                                 - start_pfn;
5166
5167                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5168                                                         kernelcore_remaining);
5169                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5170                                                         required_kernelcore);
5171
5172                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5173                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5174
5175                                         /*
5176                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5177                                          * that if we have to rebalance
5178                                          * kernelcore across nodes, we will
5179                                          * not double account here
5180                                          */
5181                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5182                                         continue;
5183                                 }
5184                                 start_pfn = usable_startpfn;
5185                         }
5186
5187                         /*
5188                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5189                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5190                          * number of pages used as kernelcore
5191                          */
5192                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5193                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5194                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5195                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5196
5197                         /*
5198                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5199                          * break if the kernelcore for this node has been
5200                          * satisfied
5201                          */
5202                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5203                                                                 size_pages);
5204                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5205                         if (!kernelcore_remaining)
5206                                 break;
5207                 }
5208         }
5209
5210         /*
5211          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5212          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5213          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5214          * satisfied
5215          */
5216         usable_nodes--;
5217         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5218                 goto restart;
5219
5220 out2:
5221         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5222         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5223                 zone_movable_pfn[nid] =
5224                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5225
5226 out:
5227         /* restore the node_state */
5228         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5229 }
5230
5231 /* Any regular or high memory on that node ? */
5232 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5233 {
5234         enum zone_type zone_type;
5235
5236         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5237                 return;
5238
5239         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5240                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5241                 if (populated_zone(zone)) {
5242                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5243                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5244                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5245                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5246                         break;
5247                 }
5248         }
5249 }
5250
5251 /**
5252  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5253  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5254  *
5255  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5256  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5257  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5258  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5259  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5260  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5261  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5262  * at arch_max_dma_pfn.
5263  */
5264 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5265 {
5266         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5267         int i, nid;
5268
5269         /* Record where the zone boundaries are */
5270         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5271                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5272         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5273                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5274         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5275         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5276         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5277                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5278                         continue;
5279                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5280                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5281                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5282                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5283         }
5284         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5285         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5286
5287         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5288         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5289         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5290
5291         /* Print out the zone ranges */
5292         printk("Zone ranges:\n");
5293         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5294                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5295                         continue;
5296                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5297                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5298                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5299                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5300                 else
5301                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5302                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5303                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5304                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5305         }
5306
5307         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5308         printk("Movable zone start for each node\n");
5309         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5310                 if (zone_movable_pfn[i])
5311                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5312                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5313         }
5314
5315         /* Print out the early node map */
5316         printk("Early memory node ranges\n");
5317         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5318                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5319                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5320
5321         /* Initialise every node */
5322         mminit_verify_pageflags_layout();
5323         setup_nr_node_ids();
5324         for_each_online_node(nid) {
5325                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5326                 free_area_init_node(nid, NULL,
5327                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5328
5329                 /* Any memory on that node */
5330                 if (pgdat->node_present_pages)
5331                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5332                 check_for_memory(pgdat, nid);
5333         }
5334 }
5335
5336 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5337 {
5338         unsigned long long coremem;
5339         if (!p)
5340                 return -EINVAL;
5341
5342         coremem = memparse(p, &p);
5343         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5344
5345         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5346         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5347
5348         return 0;
5349 }
5350
5351 /*
5352  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5353  * cannot be reclaimed or migrated.
5354  */
5355 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5356 {
5357         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5358 }
5359
5360 /*
5361  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5362  * can be reclaimed or migrated.
5363  */
5364 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5365 {
5366         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5367 }
5368
5369 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5370 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5371
5372 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5373
5374 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5375 {
5376         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5377         page_zone(page)->managed_pages += count;
5378         totalram_pages += count;
5379 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5380         if (PageHighMem(page))
5381                 totalhigh_pages += count;
5382 #endif
5383         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5384 }
5385 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5386
5387 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5388 {
5389         void *pos;
5390         unsigned long pages = 0;
5391
5392         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5393         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5394         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5395                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5396                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5397                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5398         }
5399
5400         if (pages && s)
5401                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5402                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5403
5404         return pages;
5405 }
5406 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5407
5408 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5409 void free_highmem_page(struct page *page)
5410 {
5411         __free_reserved_page(page);
5412         totalram_pages++;
5413         page_zone(page)->managed_pages++;
5414         totalhigh_pages++;
5415 }
5416 #endif
5417
5418
5419 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5420 {
5421         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5422         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5423
5424         physpages = get_num_physpages();
5425         codesize = _etext - _stext;
5426         datasize = _edata - _sdata;
5427         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5428         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5429         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5430         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5431
5432         /*
5433          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5434          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5435          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5436          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5437          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5438          */
5439 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5440         do { \
5441                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5442                         size -= adj; \
5443         } while (0)
5444
5445         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5446                      _sinittext, init_code_size);
5447         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5448         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5449         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5450         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5451
5452 #undef  adj_init_size
5453
5454         printk("Memory: %luK/%luK available "
5455                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5456                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5457 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5458                ", %luK highmem"
5459 #endif
5460                "%s%s)\n",
5461                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5462                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5463                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5464                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5465 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5466                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5467 #endif
5468                str ? ", " : "", str ? str : "");
5469 }
5470
5471 /**
5472  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5473  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5474  *
5475  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5476  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5477  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5478  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5479  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5480  * smaller per-cpu batchsize.
5481  */
5482 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5483 {
5484         dma_reserve = new_dma_reserve;
5485 }
5486
5487 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5488 {
5489         free_area_init_node(0, zones_size,
5490                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5491 }
5492
5493 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5494                                  unsigned long action, void *hcpu)
5495 {
5496         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5497
5498         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5499                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5500                 drain_pages(cpu);
5501
5502                 /*
5503                  * Spill the event counters of the dead processor
5504                  * into the current processors event counters.
5505                  * This artificially elevates the count of the current
5506                  * processor.
5507                  */
5508                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5509
5510                 /*
5511                  * Zero the differential counters of the dead processor
5512                  * so that the vm statistics are consistent.
5513                  *
5514                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5515                  * race with what we are doing.
5516                  */
5517                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5518         }
5519         return NOTIFY_OK;
5520 }
5521
5522 void __init page_alloc_init(void)
5523 {
5524         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5525 }
5526
5527 /*
5528  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5529  *      or min_free_kbytes changes.
5530  */
5531 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5532 {
5533         struct pglist_data *pgdat;
5534         unsigned long reserve_pages = 0;
5535         enum zone_type i, j;
5536
5537         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5538                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5539                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5540                         unsigned long max = 0;
5541
5542                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5543                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5544                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5545                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5546                         }
5547
5548                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5549                         max += high_wmark_pages(zone);
5550
5551                         if (max > zone->managed_pages)
5552                                 max = zone->managed_pages;
5553                         reserve_pages += max;
5554                         /*
5555                          * Lowmem reserves are not available to
5556                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5557                          * kswapd tries to balance zones to their high
5558                          * watermark.  As a result, neither should be
5559                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5560                          * situation where reclaim has to clean pages
5561                          * in order to balance the zones.
5562                          */
5563                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5564                 }
5565         }
5566         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5567         totalreserve_pages = reserve_pages;
5568 }
5569
5570 /*
5571  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5572  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5573  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5574  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5575  */
5576 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5577 {
5578         struct pglist_data *pgdat;
5579         enum zone_type j, idx;
5580
5581         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5582                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5583                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5584                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5585
5586                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5587
5588                         idx = j;
5589                         while (idx) {
5590                                 struct zone *lower_zone;
5591
5592                                 idx--;
5593
5594                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5595                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5596
5597                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5598                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5599                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5600                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5601                         }
5602                 }
5603         }
5604
5605         /* update totalreserve_pages */
5606         calculate_totalreserve_pages();
5607 }
5608
5609 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5610 {
5611         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5612         unsigned long lowmem_pages = 0;
5613         struct zone *zone;
5614         unsigned long flags;
5615
5616         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5617         for_each_zone(zone) {
5618                 if (!is_highmem(zone))
5619                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5620         }
5621
5622         for_each_zone(zone) {
5623                 u64 tmp;
5624
5625                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5626                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5627                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5628                 if (is_highmem(zone)) {
5629                         /*
5630                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5631                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5632                          * value here.
5633                          *
5634                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5635                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5636                          * not be capped for highmem.
5637                          */
5638                         unsigned long min_pages;
5639
5640                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5641                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5642                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5643                 } else {
5644                         /*
5645                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5646                          * proportionate to the zone's size.
5647                          */
5648                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5649                 }
5650
5651                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5652                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5653
5654                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5655                                       high_wmark_pages(zone) -
5656                                       low_wmark_pages(zone) -
5657                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5658
5659                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5660                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5661         }
5662
5663         /* update totalreserve_pages */
5664         calculate_totalreserve_pages();
5665 }
5666
5667 /**
5668  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5669  * or when memory is hot-{added|removed}
5670  *
5671  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5672  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5673  */
5674 void setup_per_zone_wmarks(void)
5675 {
5676         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5677         __setup_per_zone_wmarks();
5678         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5679 }
5680
5681 /*
5682  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5683  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5684  * to be referenced again before it is swapped out.
5685  *
5686  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5687  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5688  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5689  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5690  *
5691  * total     target    max
5692  * memory    ratio     inactive anon
5693  * -------------------------------------
5694  *   10MB       1         5MB
5695  *  100MB       1        50MB
5696  *    1GB       3       250MB
5697  *   10GB      10       0.9GB
5698  *  100GB      31         3GB
5699  *    1TB     101        10GB
5700  *   10TB     320        32GB
5701  */
5702 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5703 {
5704         unsigned int gb, ratio;
5705
5706         /* Zone size in gigabytes */
5707         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5708         if (gb)
5709                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5710         else
5711                 ratio = 1;
5712
5713         zone->inactive_ratio = ratio;
5714 }
5715
5716 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5717 {
5718         struct zone *zone;
5719
5720         for_each_zone(zone)
5721                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5722 }
5723
5724 /*
5725  * Initialise min_free_kbytes.
5726  *
5727  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5728  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5729  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5730  *
5731  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5732  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5733  *
5734  * which yields
5735  *
5736  * 16MB:        512k
5737  * 32MB:        724k
5738  * 64MB:        1024k
5739  * 128MB:       1448k
5740  * 256MB:       2048k
5741  * 512MB:       2896k
5742  * 1024MB:      4096k
5743  * 2048MB:      5792k
5744  * 4096MB:      8192k
5745  * 8192MB:      11584k
5746  * 16384MB:     16384k
5747  */
5748 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5749 {
5750         unsigned long lowmem_kbytes;
5751         int new_min_free_kbytes;
5752
5753         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5754         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5755
5756         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5757                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5758                 if (min_free_kbytes < 128)
5759                         min_free_kbytes = 128;
5760                 if (min_free_kbytes > 65536)
5761                         min_free_kbytes = 65536;
5762         } else {
5763                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5764                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5765         }
5766         setup_per_zone_wmarks();
5767         refresh_zone_stat_thresholds();
5768         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5769         setup_per_zone_inactive_ratio();
5770         return 0;
5771 }
5772 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5773
5774 /*
5775  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5776  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5777  *      changes.
5778  */
5779 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5780         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5781 {
5782         int rc;
5783
5784         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5785         if (rc)
5786                 return rc;
5787
5788         if (write) {
5789                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5790                 setup_per_zone_wmarks();
5791         }
5792         return 0;
5793 }
5794
5795 #ifdef CONFIG_NUMA
5796 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5797         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5798 {
5799         struct zone *zone;
5800         int rc;
5801
5802         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5803         if (rc)
5804                 return rc;
5805
5806         for_each_zone(zone)
5807                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5808                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5809         return 0;
5810 }
5811
5812 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5813         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5814 {
5815         struct zone *zone;
5816         int rc;
5817
5818         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5819         if (rc)
5820                 return rc;
5821
5822         for_each_zone(zone)
5823                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5824                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5825         return 0;
5826 }
5827 #endif
5828
5829 /*
5830  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5831  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5832  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5833  *
5834  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5835  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5836  * if in function of the boot time zone sizes.
5837  */
5838 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5839         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5840 {
5841         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5842         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5843         return 0;
5844 }
5845
5846 /*
5847  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5848  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5849  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5850  */
5851 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5852         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5853 {
5854         struct zone *zone;
5855         unsigned int cpu;
5856         int ret;
5857
5858         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5859         if (!write || (ret < 0))
5860                 return ret;
5861
5862         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5863         for_each_populated_zone(zone) {
5864                 unsigned long  high;
5865                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5866                 for_each_possible_cpu(cpu)
5867                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5868                                          high);
5869         }
5870         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5871         return 0;
5872 }
5873
5874 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5875
5876 #ifdef CONFIG_NUMA
5877 static int __init set_hashdist(char *str)
5878 {
5879         if (!str)
5880                 return 0;
5881         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5882         return 1;
5883 }
5884 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5885 #endif
5886
5887 /*
5888  * allocate a large system hash table from bootmem
5889  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5890  *   quantity of entries
5891  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5892  */
5893 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5894                                      unsigned long bucketsize,
5895                                      unsigned long numentries,
5896                                      int scale,
5897                                      int flags,
5898                                      unsigned int *_hash_shift,
5899                                      unsigned int *_hash_mask,
5900                                      unsigned long low_limit,
5901                                      unsigned long high_limit)
5902 {
5903         unsigned long long max = high_limit;
5904         unsigned long log2qty, size;
5905         void *table = NULL;
5906
5907         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5908         if (!numentries) {
5909                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5910                 numentries = nr_kernel_pages;
5911
5912                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5913                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5914                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5915
5916                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5917                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5918                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5919                 else
5920                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5921
5922                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5923                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5924                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5925                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5926                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5927                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5928                                 BUG_ON(!numentries);
5929                         }
5930                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5931                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5932         }
5933         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5934
5935         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5936         if (max == 0) {
5937                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5938                 do_div(max, bucketsize);
5939         }
5940         max = min(max, 0x80000000ULL);
5941
5942         if (numentries < low_limit)
5943                 numentries = low_limit;
5944         if (numentries > max)
5945                 numentries = max;
5946
5947         log2qty = ilog2(numentries);
5948
5949         do {
5950                 size = bucketsize << log2qty;
5951                 if (flags & HASH_EARLY)
5952                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
5953                 else if (hashdist)
5954                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5955                 else {
5956                         /*
5957                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5958                          * some pages at the end of hash table which
5959                          * alloc_pages_exact() automatically does
5960                          */
5961                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5962                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5963                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5964                         }
5965                 }
5966         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5967
5968         if (!table)
5969                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5970
5971         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5972                tablename,
5973                (1UL << log2qty),
5974                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5975                size);
5976
5977         if (_hash_shift)
5978                 *_hash_shift = log2qty;
5979         if (_hash_mask)
5980                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5981
5982         return table;
5983 }
5984
5985 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5986 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5987                                                         unsigned long pfn)
5988 {
5989 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5990         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5991 #else
5992         return zone->pageblock_flags;
5993 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5994 }
5995
5996 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5997 {
5998 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5999         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6000         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6001 #else
6002         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6003         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6004 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6005 }
6006
6007 /**
6008  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6009  * @page: The page within the block of interest
6010  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
6011  * @end_bitidx: The last bit of interest
6012  * returns pageblock_bits flags
6013  */
6014 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
6015                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
6016 {
6017         struct zone *zone;
6018         unsigned long *bitmap;
6019         unsigned long pfn, bitidx;
6020         unsigned long flags = 0;
6021         unsigned long value = 1;
6022
6023         zone = page_zone(page);
6024         pfn = page_to_pfn(page);
6025         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6026         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6027
6028         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
6029                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
6030                         flags |= value;
6031
6032         return flags;
6033 }
6034
6035 /**
6036  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6037  * @page: The page within the block of interest
6038  * @start_bitidx: The first bit of interest
6039  * @end_bitidx: The last bit of interest
6040  * @flags: The flags to set
6041  */
6042 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
6043                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
6044 {
6045         struct zone *zone;
6046         unsigned long *bitmap;
6047         unsigned long pfn, bitidx;
6048         unsigned long value = 1;
6049
6050         zone = page_zone(page);
6051         pfn = page_to_pfn(page);
6052         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6053         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6054         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6055
6056         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
6057                 if (flags & value)
6058                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
6059                 else
6060                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
6061 }
6062
6063 /*
6064  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6065  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6066  *
6067  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6068  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6069  * expect this function should be exact.
6070  */
6071 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6072                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6073 {
6074         unsigned long pfn, iter, found;
6075         int mt;
6076
6077         /*
6078          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6079          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6080          */
6081         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6082                 return false;
6083         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6084         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6085                 return false;
6086
6087         pfn = page_to_pfn(page);
6088         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6089                 unsigned long check = pfn + iter;
6090
6091                 if (!pfn_valid_within(check))
6092                         continue;
6093
6094                 page = pfn_to_page(check);
6095
6096                 /*
6097                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6098                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6099                  * handle each tail page individually in migration.
6100                  */
6101                 if (PageHuge(page)) {
6102                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6103                         continue;
6104                 }
6105
6106                 /*
6107                  * We can't use page_count without pin a page
6108                  * because another CPU can free compound page.
6109                  * This check already skips compound tails of THP
6110                  * because their page->_count is zero at all time.
6111                  */
6112                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6113                         if (PageBuddy(page))
6114                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6115                         continue;
6116                 }
6117
6118                 /*
6119                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6120                  * page_count() is not 0.
6121                  */
6122                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6123                         continue;
6124
6125                 if (!PageLRU(page))
6126                         found++;
6127                 /*
6128                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6129                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6130                  * and it still to be fixed.
6131                  */
6132                 /*
6133                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6134                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6135                  *
6136                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6137                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6138                  * page at boot.
6139                  */
6140                 if (found > count)
6141                         return true;
6142         }
6143         return false;
6144 }
6145
6146 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6147 {
6148         struct zone *zone;
6149         unsigned long pfn;
6150
6151         /*
6152          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6153          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6154          * the zone but still within the section.
6155          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6156          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6157          */
6158         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6159                 return false;
6160
6161         zone = page_zone(page);
6162         pfn = page_to_pfn(page);
6163         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6164                 return false;
6165
6166         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6167 }
6168
6169 #ifdef CONFIG_CMA
6170
6171 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6172 {
6173         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6174                              pageblock_nr_pages) - 1);
6175 }
6176
6177 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6178 {
6179         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6180                                 pageblock_nr_pages));
6181 }
6182
6183 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6184 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6185                                         unsigned long start, unsigned long end)
6186 {
6187         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6188         unsigned long nr_reclaimed;
6189         unsigned long pfn = start;
6190         unsigned int tries = 0;
6191         int ret = 0;
6192
6193         migrate_prep();
6194
6195         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6196                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6197                         ret = -EINTR;
6198                         break;
6199                 }
6200
6201                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6202                         cc->nr_migratepages = 0;
6203                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6204                                                          pfn, end, true);
6205                         if (!pfn) {
6206                                 ret = -EINTR;
6207                                 break;
6208                         }
6209                         tries = 0;
6210                 } else if (++tries == 5) {
6211                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6212                         break;
6213                 }
6214
6215                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6216                                                         &cc->migratepages);
6217                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6218
6219                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6220                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6221         }
6222         if (ret < 0) {
6223                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6224                 return ret;
6225         }
6226         return 0;
6227 }
6228
6229 /**
6230  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6231  * @start:      start PFN to allocate
6232  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6233  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6234  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6235  *                      in range must have the same migratetype and it must
6236  *                      be either of the two.
6237  *
6238  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6239  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6240  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6241  * pages fall in.
6242  *
6243  * The PFN range must belong to a single zone.
6244  *
6245  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6246  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6247  * need to be freed with free_contig_range().
6248  */
6249 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6250                        unsigned migratetype)
6251 {
6252         unsigned long outer_start, outer_end;
6253         int ret = 0, order;
6254
6255         struct compact_control cc = {
6256                 .nr_migratepages = 0,
6257                 .order = -1,
6258                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6259                 .sync = true,
6260                 .ignore_skip_hint = true,
6261         };
6262         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6263
6264         /*
6265          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6266          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6267          * have different sizes, and due to the way page allocator
6268          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6269          * that page allocator won't try to merge buddies from
6270          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6271          * other migration type.
6272          *
6273          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6274          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6275          * we are interested in).  This will put all the pages in
6276          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6277          *
6278          * When this is done, we take the pages in range from page
6279          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6280          * page allocator will never consider using them.
6281          *
6282          * This lets us mark the pageblocks back as
6283          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6284          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6285          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6286          */
6287
6288         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6289                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6290                                        false);
6291         if (ret)
6292                 return ret;
6293
6294         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6295         if (ret)
6296                 goto done;
6297
6298         /*
6299          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6300          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6301          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6302          * What we are going to do is to allocate all pages from
6303          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6304          *
6305          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6306          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6307          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6308          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6309          * once this is done free the pages we are not interested in.
6310          *
6311          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6312          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6313          */
6314
6315         lru_add_drain_all();
6316         drain_all_pages();
6317
6318         order = 0;
6319         outer_start = start;
6320         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6321                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6322                         ret = -EBUSY;
6323                         goto done;
6324                 }
6325                 outer_start &= ~0UL << order;
6326         }
6327
6328         /* Make sure the range is really isolated. */
6329         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6330                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6331                        outer_start, end);
6332                 ret = -EBUSY;
6333                 goto done;
6334         }
6335
6336
6337         /* Grab isolated pages from freelists. */
6338         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6339         if (!outer_end) {
6340                 ret = -EBUSY;
6341                 goto done;
6342         }
6343
6344         /* Free head and tail (if any) */
6345         if (start != outer_start)
6346                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6347         if (end != outer_end)
6348                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6349
6350 done:
6351         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6352                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6353         return ret;
6354 }
6355
6356 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6357 {
6358         unsigned int count = 0;
6359
6360         for (; nr_pages--; pfn++) {
6361                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6362
6363                 count += page_count(page) != 1;
6364                 __free_page(page);
6365         }
6366         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6367 }
6368 #endif
6369
6370 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6371 /*
6372  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6373  * page high values need to be recalulated.
6374  */
6375 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6376 {
6377         unsigned cpu;
6378         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6379         for_each_possible_cpu(cpu)
6380                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6381                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6382         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6383 }
6384 #endif
6385
6386 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6387 {
6388         unsigned long flags;
6389         int cpu;
6390         struct per_cpu_pageset *pset;
6391
6392         /* avoid races with drain_pages()  */
6393         local_irq_save(flags);
6394         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6395                 for_each_online_cpu(cpu) {
6396                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6397                         drain_zonestat(zone, pset);
6398                 }
6399                 free_percpu(zone->pageset);
6400                 zone->pageset = &boot_pageset;
6401         }
6402         local_irq_restore(flags);
6403 }
6404
6405 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6406 /*
6407  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6408  */
6409 void
6410 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6411 {
6412         struct page *page;
6413         struct zone *zone;
6414         int order, i;
6415         unsigned long pfn;
6416         unsigned long flags;
6417         /* find the first valid pfn */
6418         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6419                 if (pfn_valid(pfn))
6420                         break;
6421         if (pfn == end_pfn)
6422                 return;
6423         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6424         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6425         pfn = start_pfn;
6426         while (pfn < end_pfn) {
6427                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6428                         pfn++;
6429                         continue;
6430                 }
6431                 page = pfn_to_page(pfn);
6432                 /*
6433                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6434                  * page_count() is not 0.
6435                  */
6436                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6437                         pfn++;
6438                         SetPageReserved(page);
6439                         continue;
6440                 }
6441
6442                 BUG_ON(page_count(page));
6443                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6444                 order = page_order(page);
6445 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6446                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6447                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6448 #endif
6449                 list_del(&page->lru);
6450                 rmv_page_order(page);
6451                 zone->free_area[order].nr_free--;
6452                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6453                         SetPageReserved((page+i));
6454                 pfn += (1 << order);
6455         }
6456         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6457 }
6458 #endif
6459
6460 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6461 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6462 {
6463         struct zone *zone = page_zone(page);
6464         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6465         unsigned long flags;
6466         int order;
6467
6468         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6469         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6470                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6471
6472                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6473                         break;
6474         }
6475         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6476
6477         return order < MAX_ORDER;
6478 }
6479 #endif
6480
6481 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6482         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6483         {1UL << PG_error,               "error"         },
6484         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6485         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6486         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6487         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6488         {1UL << PG_active,              "active"        },
6489         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6490         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6491         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6492         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6493         {1UL << PG_private,             "private"       },
6494         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6495         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6496 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6497         {1UL << PG_head,                "head"          },
6498         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6499 #else
6500         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6501 #endif
6502         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6503         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6504         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6505         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6506         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6507 #ifdef CONFIG_MMU
6508         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6509 #endif
6510 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6511         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6512 #endif
6513 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6514         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6515 #endif
6516 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6517         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6518 #endif
6519 };
6520
6521 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6522 {
6523         const char *delim = "";
6524         unsigned long mask;
6525         int i;
6526
6527         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6528
6529         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6530
6531         /* remove zone id */
6532         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6533
6534         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6535
6536                 mask = pageflag_names[i].mask;
6537                 if ((flags & mask) != mask)
6538                         continue;
6539
6540                 flags &= ~mask;
6541                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6542                 delim = "|";
6543         }
6544
6545         /* check for left over flags */
6546         if (flags)
6547                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6548
6549         printk(")\n");
6550 }
6551
6552 void dump_page_badflags(struct page *page, const char *reason,
6553                 unsigned long badflags)
6554 {
6555         printk(KERN_ALERT
6556                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6557                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6558                 page->mapping, page->index);
6559         dump_page_flags(page->flags);
6560         if (reason)
6561                 pr_alert("page dumped because: %s\n", reason);
6562         if (page->flags & badflags) {
6563                 pr_alert("bad because of flags:\n");
6564                 dump_page_flags(page->flags & badflags);
6565         }
6566         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6567 }
6568
6569 void dump_page(struct page *page, const char *reason)
6570 {
6571         dump_page_badflags(page, reason, 0);
6572 }
6573 EXPORT_SYMBOL(dump_page);